Исследование ищет лучшие природные биокатализаторы для производства биотоплива

Исследователи из Центра биоэнергетических наук Министерства энергетики США ищут микроорганизмы, способные эффективно разлагать несъедобную растительную биомассу для преобразования в биотопливо, выходя за рамки традиционно изучаемых. Новое сравнительное исследование, проведенное в центре на базе Национальной лаборатории Ок-Ридж, показывает, что естественные способности нетрадиционных бактерий могут повысить эффективность производства целлюлозного биотоплива.

Команда из пяти институтов проанализировала способность шести микроорганизмов растворять потенциальное сырье для биоэнергетики, такое как просо прутьевидное, которое выработало сильную защиту от биологических и химических атак. Растворение подготавливает растительное сырье к последующему брожению и, в конечном итоге, использованию в качестве топлива. Статья, опубликованная в Biotechnology for Biofuels, является на сегодняшний день наиболее полным сравнительным исследованием такого типа.

"Начало с лучших природных систем для растворения биомассы может позволить сократить объем небиологической обработки, необходимой для производства биотоплива", — сказал соавтор из ORNL Брайан Дэвисон. "Мы задаемся вопросом — какие биокатализаторы являются лучшими в природе?"

Их анализ показал, что в тщательно контролируемых условиях микроб Clostridium thermocellum в два раза эффективнее, чем используемые сегодня в промышленности грибковые ферменты. Исследователи также протестировали работу разных микробов при минимальной предварительной обработке растительных материалов, что указывает на возможность сократить или исключить использование тепла и химикатов, делающих сырье доступным для биологической переработки.

"Устранение как добавления ферментов, так и традиционной предварительной обработки — это потенциальный переломный момент", — сказал профессор инженерии Дартмута Ли Линд, корреспондирующий автор исследования.

Исследователи отмечают, что исследование было разработано для оценки внутренних возможностей и производительности в промышленных условиях. Они надеются, что их выводы помогут в разработке передовых процессов для снижения затрат и повышения эффективности коммерческого производства биотоплива.

"Одно из направлений, к которому ведет это исследование, — это то, что нам, возможно, придется выйти в природу, чтобы найти лучшие микроорганизмы, даже если они не те, с которыми мы больше всего знакомы", — сказал Линд. "Основная цель BESC заключается в том, что мы сосредотачиваемся исключительно на этих нестандартных микроорганизмах, которые обладают сильными биокаталитическими способностями, а не на хорошо известных микроорганизмах".

Команда также рассмотрела возможность использования методов механического разрушения, таких как измельчение, в дополнение к биологическому разложению микроорганизмами.

Исследование опубликовано под названием "Biological lignocellulose solubilization: Comparative evaluation of biocatalysts and enhancement via cotreatment".