Vzhledem k nákladům na budování nové infrastruktury a přizpůsobení neznámým zdrojům energie pravděpodobně nebudeme brzy používat fosilní paliva. Jaké je další nejlepší řešení? Zajistěte, aby stávající paliva byla zelenější a obnovitelná
To je myšlenka nové práce vědců z Imperial College London a University of Turku ve Finsku, kteří si kladou za cíl koaxiálně fotosyntetické bakterie proměnit sluneční světlo v propanový plyn. Tato technologie má dlouhou cestu, než bude komerčně životaschopná. Ale jako první krok se týmu podařilo podvádět E. coli, bakterii nalezenou v našem zažívacím systému, aby vytvořila malá množství propanu připraveného pro motor.
Tradičně se propan vytváří jako vedlejší produkt při zpracování zemního plynu a ropy. Je odstraněno ze zemního plynu, aby byla doprava podél potrubí pod tlakem bezpečnější, a ropné rafinerie ho vyrábějí, když rozkládají ropu na benzín nebo topný olej.
V tříkrokovém procesu vědci nejprve uvolnili mastné kyseliny v E. coli enzymy, které se běžně používají při tvorbě buněčných membrán. Jeden z nich, kyselina máselná, byl potom přeměněn dalším enzymem na butyraldehyd - derivát butanu. Nakonec tým transformoval butyraldehyd na propan. Tým stimuloval konverzi enzymu pomocí elektronů.
Projekt, který byl nedávno popsán v časopise Nature Communications, je v rané fázi. Patrik R. Jones, jeden z autorů článku, však tvrdí, že metoda je jednodušší než podobné pokusy o vytvoření paliva u živých organismů. Kvasinky nebo bakterie hrají roli při výrobě ethanolu z cukru nebo kukuřice a fotosyntetické bakterie vytvořené pomocí genetického inženýrství vytvářejí také naftu z plodin. Ethanol je nyní běžně přidáván do benzínu ve Spojených státech, hlavně díky vládním dotacím a pobídkám. Bionafta pocházející z bakterií však dosud neviděla široké využití, a to zejména kvůli pokračujícím problémům s náklady a účinností.
"V případě [fotosyntetického] bionafty je v procesu mnoho kroků a každý z těchto kroků má pokutu z hlediska účinnosti, " říká Jones. "Pokud bychom dokázali snížit počet kroků, alespoň teoreticky, mohli bychom mít efektivnější proces."
Zaměření na propan na rozdíl od jiných paliv také zjednodušuje proces, protože propan se snadno odděluje od buněk organismů díky své kompaktní chemické struktuře. Ethanol, který může být tvořen z kukuřice, cukru a jiných plodin, musí být fyzicky oddělen od vody v energeticky náročném procesu. Současné způsoby sklizně motorové nafty z řas zahrnují rozbití otevřených buněk a tím usmrcení organismů, které palivo vyrábějí. S propanem lze palivo oddělit bez poškození E. coli .
Propan se snadno shromažďuje jako plyn, a přesto se bezpečněji skladuje než vodík, což je velmi nebezpečné jako plyn, zejména při smíchání se vzduchem. Bylo také vybráno, říká Jones, protože je pro přepravu snadno zkapalněné a je kompatibilní se stávající infrastrukturou. Propan je ve Spojených státech většinou spojen s venkovními grily, ale používá se také k pohonu vysokozdvižných vozíků a lodních motorů. Auta mohou být dokonce přeměněna na propan; tento proces je poměrně běžný ve Velké Británii, kde jsou ceny plynu mnohem vyšší než ve Spojených státech.
Tým v této fázi používá E. coli, protože s ním je snadné pracovat, říká Jones. Ale nakonec vědci doufají, že se proces z E. coli transponuje do fotosyntetických bakterií tak, aby sluneční světlo dodalo energii k napájení buněk, spíše než strava živin, které E. coli vyžaduje . Tím se opět sníží počet kroků v procesu, ale zbývá ještě hodně práce, než se vědci dostanou k tomuto bodu.
"Pouze teoreticky dokonalé nebo téměř teoreticky dokonalé systémy budou mít někdy šanci na komercializaci, " říká Jones. "Proto je důležité pokusit se dosáhnout [procesu], který funguje tak dobře, jak je to možné." V tuto chvíli odhaduje Jones, že bude muset z jejich procesu vyrobit 1 000 až 5 000krát více paliva, než průmysl projeví zájem. A od této chvíle by se muselo uskutečnit více inženýrství a zdokonalení, než by bylo komerčně životaschopné jako alternativa ke stávajícím fosilním palivům.
"Některé problémy spočívají v enzymech, které používáme, " říká Jones. "Bude tedy třeba hledat alternativní enzymy nebo vylepšit enzymy, které máme, a budou to samotné velké projekty."
Je jasné, že nebudeme řídit auta nebo grilovací hamburgery pomocí propanu produkovaného bakteriemi a sluncem kdykoli. Ale v článku Imperial College London Jones řekl, že doufá, že tento proces bude komerčně životaschopný v příštích 5 až 10 letech.
I když je tento odhad velkorysý, výroba propanu na solární energii může být připravena včas, aby pomohla urychlit přechod ze špinavých paliv na alternativy šetrnější k životnímu prostředí.
