Исследования продвигают перспективы целлюлозного этанола

В Отделе биоэнергетических исследований Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) в Пеории, штат Иллинойс, ведутся полевые и лабораторные работы по преобразованию биомассы в целлюлозный этанол.

Влияние зрелости растения на урожай этанола

Инженер-химик Брюс Дин исследовал, как зрелость проса прутьевидного (switchgrass) на момент сбора влияет на выход этанола. Образцы двух сортов, собранные на трёх стадиях развития, обрабатывали разбавленным аммиаком.

• Хотя эффективность конверсии глюкозы и этанола снижалась по мере созревания растений, общий выход этанола оставался относительно стабильным: 176–202 литра на метрическую тонну биомассы.
• Оптимизировать производство можно, высаживая сорт Kanlow (низинный тип) и собирая урожай в середине сезона или после заморозков. Результаты опубликованы в Environmental Technology (2013).

Стабильность структуры ксиланов

Химик Майкл Боуман изучал ксиланы (полимерные цепи из ксилозы) в просе на трёх стадиях развития.

• Структурные особенности ксилана оставались неизменными на всех стадиях, хотя его количество менялось.
• Это упрощает процесс для биоперерабатывающих заводов: можно использовать одну и ту же смесь ферментов для расщепления ксилана, независимо от времени сбора урожая. Результаты в Metabolites (2012).

Улучшение ферментации ксилозы

Молекулярный биолог Рон Гектор работал над микроорганизмами для ферментации ксилозы в этанол. Ключевой фермент — D-ксилозоизомераза (XI), но его сложно экспрессировать в дрожжах.

• Учёные выделили фермент XI из нескольких бактерий рубца и кишечника и создали дрожжевые штаммы, способные ферментировать ксилозу в этанол.
• Наиболее перспективный штамм, содержащий XI из бактерии Prevotella ruminicola, был дополнительно улучшен.
• Итоговый штамм рос почти в 4 раза быстрее аналогов и производил этанол с значительно большим выходом. Результаты в Biotechnology for Biofuels (2013), на технологию выдан патент США.