Термиты как ключ к экологичному биотопливу
Микробиолог из Калифорнийского технологического института (Caltech) Джаред Лидбеттер изучает, как термиты превращают древесину в биотопливо при обычной температуре, давлении и уровне кислотности.
Цель — пируват
Термиты преобразуют древесину в промежуточное вещество — пируват. По аналогии с авиаузлом, пируват — это «Чикаго» химии: из него можно получить множество полезных продуктов. Однако люди не умеют эффективно производить пируват из древесины или растительных отходов (рисовой шелухи, кукурузных початков, мискантуса).
Роль микробов
Термиты не переваривают древесину самостоятельно. В их кишечнике обитают сотни уникальных видов микробов, которые передаются из поколения в поколение. Эта система оттачивалась 100 миллионов лет эволюции. Микробы расщепляют древесину на компоненты, извлекают сахара и ферментируют их в энергию для термита.
Экологические преимущества
- Эффективность использования воды: Термиты адаптированы к пустыням и работают при дефиците воды.
- Низкие выбросы метана: Термиты теряют в виде метана менее 2% электронов из пищи, тогда как коровы — до 20%. Изучение этого различия может помочь сократить глобальные выбросы метана.
Потенциал отходов
Лидбеттер указывает на огромные неиспользуемые ресурсы:
- В сахарном тростнике 50–70% энергии содержится не в сахаре, а в древесных отходах (жмыхе), которые часто отправляют на свалки.
- Аналогичная ситуация с кукурузными початками, рисовой шелухой и другими сельскохозяйственными отходами.
Сложность задачи
В отличие от простых процессов вроде использования дрожжей для хлеба или вина, преобразование сложной биомассы требует работы сообщества из сотен организмов и тысяч ферментов. Основная проблема — невозможность вырастить большинство этих микробов вне кишечника термита, так как они зависят друг от друга. Лидбеттеру удалось культивировать лишь около полдюжины из нескольких сотен видов.
По оценкам учёного, на понимание и применение этого процесса может уйти от 10 до 25 лет.