Получение топлива из бактерий: ГМ-цианобактерии могут быть эффективнее этанола

Шведские исследователи ищут топливо будущего, черпая вдохновение в море — не в нефтяных скважинах, а в воде, где процветают сине-зеленые водоросли (цианобактерии).

Ученые из Королевского технологического института (KTH) в Стокгольме используют строительные блоки цианобактерий — солнечный свет, углекислый газ и сами бактерии — для производства бутанола, углеводородоподобного топлива для автомобилей.

Преимущество бутанола в том, что сырье для него обильно и возобновляемо, а потенциальная эффективность производства может быть в 20 раз выше, чем у этанола из кукурузы и сахарного тростника.

Команда под руководством Пола Хадсона, исследователя Школы биотехнологий KTH, использовала генетически модифицированные цианобактерии, связав производство бутанола с естественным метаболизмом водорослей. «Интегрировав соответствующие гены в нужное место генома цианобактерий, мы заставили клетки производить бутанол вместо выполнения их обычных функций», — объясняет Хадсон.

Исследователи продемонстрировали, что могут контролировать производство бутанола, меняя условия окружающей среды. Это открывает возможности для управления процессом, например, для производства бутанола в определенное время суток.

Хадсон отмечает, что до коммерческого производства биотоплива из цианобактерий может пройти около десяти лет. «Нам необходимо улучшить производство в сто раз, чтобы оно стало коммерчески жизнеспособным», — говорит он. Уже существует демонстрационная установка в Нью-Мексико (США) для производства биодизеля из водорослей — более продвинутый процесс.

Профессор Матиас Улен, один из ведущих биотехнологов Швеции в KTH, несет общую ответственность за проект. Он подчеркивает, что использование инженерных методов для построения геномов микроорганизмов — относительно новая область, а бактерия, производящая дешевое топливо из солнечного света и CO₂, может изменить мир.

Хадсон согласен и указывает на проблемы современных биотоплив, таких как кукурузный этанол: нестабильные и непредсказуемые цены на сырье, ограниченность пахотных земель и влияние цен на нефть (из-за транспортировки кукурузы).

В отличие от этого, топливо на основе цианобактерий требует очень мало земли, а сырье для него (солнечный свет, CO₂ и морская вода) практически бесконечно. Некоторые цианобактерии также способны извлекать азот из воздуха и не требуют удобрений.

Следующие шаги в исследовании:

1. Добиться, чтобы цианобактерии производили бутанол в больших количествах, не погибая от истощения или токсичности бутанола.
2. Модифицировать больше генов, чтобы конечным продуктом стали более длинные углеводороды, полностью заменяющие бензин.
3. Вывести процесс из лаборатории и масштабировать для промышленности.

Также есть планы по разработке из цианобактерий более энергоемкого топлива, особенно подходящего для авиационных двигателей.