S obzirom na troškove izgradnje nove infrastrukture i prilagođavanja nepoznatim izvorima energije, vjerojatno uskoro nećemo prestati koristiti fosilna goriva. Koje je sljedeće najbolje rješenje? Učinite gorivo zelenijim i obnovljivim.
To je ideja koja stoji iza novog rada znanstvenika s Imperial College London i Sveučilišta u Turku u Finskoj, koji imaju za cilj naposljetku nagovoriti fotosintetske bakterije da sunčevu svjetlost pretvore u propanski plin. Tehnologija ima dug put prije nego što postane komercijalno održiva. No, kao prvi korak, tim je uspio navesti E. coli, bakteriju koja se nalazi u našem probavnom sustavu, u stvaranju malih količina propanom spremnog za motor.
Tradicionalno, propan nastaje kao nusproizvod prirodnog plina i prerade nafte. Uklanja se iz prirodnog plina da bi se prometovanjem cjevovoda pod tlakom učinio sigurnijim, a rafinerije nafte proizvode ga kada razgrađuju naftu ili na benzin ili lož ulje.
U procesu u tri koraka, znanstvenici su koristili enzime kako bi prvo oslobodili masne kiseline u E. coli, koje se inače koriste u stvaranju staničnih membrana. Jedna od njih, maslačna kiselina, tada je pretvorena s drugim enzimom u butiraldehid - derivat butana. Napokon, tim je butiraldehid pretvorio u propan. Stimulacija tima koji pretvara enzim koji se pretvara elektronima poboljšava proces.
Nedavno opisan u časopisu Nature Communications, projekt je u ranoj fazi. Ali Patrik R. Jones, jedan od autora rada, kaže da je metoda jednostavnija od sličnih pokušaja stvaranja goriva sa živim organizmima. Kvasac ili bakterije igraju ulogu u proizvodnji etanola iz šećera ili kukuruza, a inženjerirane fotosintetske bakterije stvaraju i dizel iz usjeva. Etanol se sada uobičajeno dodaje benzinu u Sjedinjenim Državama, ponajviše zahvaljujući vladinim subvencijama i poticajima. Ali biodizel dobiven od bakterija još nije vidio široku upotrebu, uglavnom zbog stalnih problema s troškovima i učinkovitosti.
"U slučaju [fotosintetskog] biodizela, u tom je procesu mnogo koraka, i svaki od tih koraka ima kaznu u pogledu učinkovitosti", kaže Jones. "Ako bismo mogli smanjiti broj koraka, barem teoretski, tada bismo mogli imati učinkovitiji postupak."
Usmjerenost na propan, za razliku od drugih goriva, također pojednostavljuje postupak, jer se propan odvaja od stanica organizma zbog svoje kompaktne kemijske strukture. Etanol, koji se može stvoriti iz kukuruza, šećera i drugih usjeva, mora se fizički odvojiti od vode u procesu koji zahtijeva puno energije. Sadašnje metode za skupljanje dizelskog goriva iz algi uključuju razbijanje njihovih stanica i, na taj način, ubijanje organizama koji stvaraju gorivo. Pomoću propana, gorivo se može odvojiti bez uništavanja E. coli .
Propan je lako sakupljati kao plin, a opet je lakše pohraniti od vodika, što je vrlo opasno kao plin, posebno ako se miješa sa zrakom. Odabran je, kaže Jones, jer ga je lako ukapčati za prijevoz, a kompatibilan je s postojećom infrastrukturom. Propan je uglavnom povezan s vanjskim roštiljima u Sjedinjenim Državama, ali se koristi i za pogon viljuškara i motora za brodove. Automobili se čak mogu pretvoriti u pogon na propan; postupak je prilično uobičajen u Velikoj Britaniji, gdje su cijene plina mnogo veće nego u Sjedinjenim Državama.
Tim koristi E. coli u ovoj fazi jer je s njim jednostavno raditi, kaže Jones. No na kraju se istraživači nadaju da će proces iz E. coli presaditi u fotosintetske bakterije, tako da sunčeva svjetlost osigurava energiju za napajanje stanica, a ne prehranu hranjivih sastojaka koja E. E. coli treba . Ovo će opet smanjiti broj koraka u procesu, ali preostaje još puno posla prije nego što znanstvenici dođu do tog trenutka.
"Samo teorijski savršeni ili gotovo teoretski savršeni sustavi ikada će imati priliku biti komercijalizirani", kaže Jones. „Zato je važno pokušati doći do procesa koji funkcionira što je moguće bolje.“ Jones trenutno procjenjuje da će morati proizvesti 1000 do 5000 puta više goriva iz svog procesa prije nego što industrija pokaže interes. I od tog trenutka trebalo bi se uvesti više inženjerstva i rafiniranja prije nego što bude komercijalno održivo kao alternativa postojećim fosilnim gorivima.
„Neki se problemi nalaze u enzimima koje koristimo“, kaže Jones. "Dakle, trebat će tražiti alternativne enzime ili poboljšati enzime koje imamo, a to će biti sami veliki projekti."
Jasno je da nećemo uskoro voziti automobile ili peći roštilje koristeći propan proizveden od bakterija i sunca. No, u članku Imperial College London u Londonu, Jones je rekao da se nada da će proces postati komercijalno održiv u narednih 5 do 10 godina.
Čak i ako je ta procjena izdašna, proizvodnja propana na solarni pogon možda će biti spremna na vrijeme kako bi se ubrzao prijelaz s prljavih goriva na ekološki prihvatljivije alternative.
