佐治亚理工学院和联合生物能源研究所的研究人员通过使用基因工程细菌,创造了一种高能生物燃料,可以替代或补充昂贵的导弹燃料,例如JP10。
对于那些想知道的人,所讨论的碳氢化合物pin烯实际上就是听起来像是树木(尤其是松树)产生的化学物质。当您想一想的时候,这有点有趣-火箭由树木所使用的化学物质来驱赶人类基因工程细菌产生的昆虫。:/
佐治亚理工学院的研究人员在一系列实验室试管中检查了烃pin烯的生产。显示的是(l-r)化学与生物化学学院和化学与生物分子工程学院的助理教授Pamela Peralta-Yahya和化学与生物化学学院的研究生Stephen Sarria。佐治亚理工学院照片,Rob Felt
为了使该流程在经济上可行(将产量提高26倍),仍然有必要对其进行改进,但是鉴于政府/军事机构等对高能燃料的巨大重视,我们很可能会听到更多在不久的将来对此进行讨论。
研究人员还注意到一个有趣的事实,即生物燃料可以潜在地帮助“促进新一代更强大发动机的开发”。嗯...
佐治亚理工学院提供更多:
通过将树木中的酶插入细菌中,第一作者和佐治亚理工学院的研究生Stephen Sarria在助理教授Pamela Peralta-Yahya的指导下工作,将pin烯的产量提高了六倍。尽管在pin烯二聚体与基于石油的JP-10竞争之前还需要进行更大的改进,但科学家们认为,他们已经确定了实现该目标必须克服的主要障碍。
佐治亚理工学院化学与生物化学学院和化学与生物分子工程学院的助理教授Peralta-Yahya说:“我们已经制成了具有高能量密度的战术燃料的可持续前体。”“我们正在集中精力制造一种“即插即用”燃料,该燃料看起来就像是从石油中生产的燃料,并且可以适合现有的分配系统。
考虑到JP-10本身是一种非常有限的燃料-只能从任何一桶石油中提取那么多的燃料-用(相对)昂贵的生物燃料代替它的潜力要远大于类似的东西汽油。JP-10目前的售价约为每加仑25美元。
“如果您想替代汽油,您将与每加仑3美元的价格竞争,” Peralta-Yahya继续说道。“这需要漫长的优化过程。我们的流程将在更短的时间内具有每加仑25美元的竞争力。”
有关研究过程的更多信息:
Peralta-Yahya及其合作者着手通过研究可插入大肠杆菌中的替代酶来改善先前的工作。他们选择了两类酶-三种pin烯合酶(PS)和三种香叶基二磷酸合酶(GPPS)-并进行实验,以确定哪种组合产生了最佳结果。
他们的结果比以前的努力要好得多,但研究人员感到困惑,因为对于不同的碳氢化合物,类似的酶每升可产生更多的燃料。因此,他们尝试了另一个步骤来提高效率。他们将两种酶在大肠杆菌细胞中彼此相邻放置,以确保一种酶产生的分子将立即与另一种酶接触。这使它们的产量提高到了每公升32毫克,比以前的努力要好得多,但仍无法与石油基JP-10竞争。Peralta-Yahya认为,现在的问题在于内置的流程禁止,这将更具挑战性。
她解释说:“我们发现酶被底物抑制,并且抑制是浓度依赖性的。”“现在,我们需要一种在高底物浓度下不被抑制的酶,或者我们需要一种能够在整个运行过程中保持低底物浓度的途径。两者都是困难但并非不可克服的问题。”
“尽管我们仍以毫克每升为单位,但由于我们要生产的产品比柴油或汽油昂贵得多,这意味着我们相对更接近。”
新发现发表在《 ACS合成生物学》杂志上。