Биотехнологии предлагают перспективный способ производства топлива

Ученые представляют себе предприятия, которые будут производить "черное золото" с помощью генетически модифицированных бактерий, дрожжей и водорослей, выполняющих всю грязную работу.

Недавно был сделан значительный шаг к этой цели: исследователи из биотехнологической компании LS9 Inc. создали штамм кишечной бактерии Escherichia coli, способный производить смесь углеводородов, подобную дизельному топливу.

Биологическая фабрика углеводородов

• Ученые использовали гены из сине-зеленых водорослей, которые в природе производят крошечные количества такого топлива.
• Эти гены были пересажены в E. coli, а с помощью дополнительных генетических изменений метаболизм бактерии был настроен так, что она стала производить в 100 раз больше топлива, чем водоросли.
• Открытие, опубликованное в журнале Science, стало вторым объявлением компании в этом году о бактерии со способностью производить топливо.

Томас Фауст из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (США) назвал это "очень многообещающим прорывом", хотя коммерческий успех еще предстоит оценить.

Контекст синтетической биологии

Большинство специалистов в области синтетической биологии занимаются созданием клеточных фабрик для производства топлива, химикатов, пигментов, ароматизаторов и лекарств, комбинируя гены из различных организмов.

• Подход отличается инженерным мышлением: гены и клетки описываются как "детали" и "устройства".
• Профессор генетики Гарварда Джордж Чёрч отмечает, что сейчас задача — "сделать инженерию правильно".

Другие проекты в области биотоплива

Биотопливо — горячая цель для этой области из-за роста цен на нефть, государственного финансирования и спроса на "зеленые" альтернативы.

• Amyris Inc. использует модифицированные дрожжи для преобразования сахара в молекулу фарнезен, которая может служить заменителем дизельного топлива.
  • Компания начала с производства противомалярийного препарата артемизинина.
  • В 2008 году открыла опытный завод в Бразилии и в 2010 году начала испытания топлива на автобусах в Сан-Паулу, стремясь к коммерциализации к 2011 году.
• LS9 уже производит топливо в небольших масштабах, успешно испытала его в двигателях и планирует достичь коммерческих мощностей в Бразилии к 2013 году.

Преимущества перед этанолом

Новое поколение "зеленых" топлив, создаваемых с помощью синтетической биологии, имеет преимущества над этанолом:

• Более высокая энергоемкость на галлон.
• Легкость извлечения.
• Возможность прямого использования в существующих дизельных двигателях.

Джей Кислинг из Калифорнийского университета в Беркли формулирует подход: "Вместо того чтобы менять инфраструктуру под природное топливо, давайте изменим биологию".

Будущее и другие направления

Другие исследования направлены на использование непищевых частей растений (стебли кукурузы, просо) или способности водорослей преобразовывать солнечный свет в энергию, но их широкое внедрение может занять 10–20 лет.

Идеи синтетической биологии расширяются в творческих направлениях. Например, команда Калифорнийского технологического института работает над созданием из E. coli "3D-принтера", производящего пластик под воздействием света. Ранее студенты создавали бактерии, производящие радугу пигментов или пахнущие бананом и грушанкой.