Японские исследователи продвинулись в решении одной из главных задач «зеленой» энергетики: разработали эффективный способ получения биотоплива из микроводорослей. Результаты опубликованы в журнале Biotechnology for Biofuels and Bioproducts.
Традиционные методы производства биотоплива на основе водорослей связаны с серьезными трудностями. Чтобы извлечь топливо, нужно собрать, высушить и обработать огромное количество биомассы — это энергозатратно и дорого. Кроме того, использование генетически модифицированных водорослей в открытых водоемах ограничено строгими правилами.
Ученые сосредоточились на пресноводной цианобактерии Synechococcus elongatus PCC 7942 — популярном модельном организме для изучения фотосинтеза. Вместо внедрения чужеродных генов они применили метод самоклонирования: усилили уже имеющиеся в организме гены.
Сначала исследователи разрушили ген, кодирующий фермент ацил‑ацилсинтетазу (Aas), который преобразует свободные жирные кислоты (СЖК) обратно в другие соединения. Затем вызвали сверхэкспрессию белка-транспортера RND‑типа и двух галоктолипаз (LipB и LipC) — эти компоненты помогают выводить СЖК из клетки и высвобождать их из мембранных соединений.
Благодаря такому сочетанию была создана фотосинтетическая «живая топливная фабрика», способная производить свободные жирные кислоты внутри клетки и экспортировать их за пределы клетки
Выделяемые жирные кислоты — важное сырье для экологических альтернатив авиационному и дизельному топливу. Чтобы упростить сбор, ученые использовали двухфазную систему культивирования. СЖК автоматически попадают в слой органического растворителя над питательной средой. Дополнительно выяснилось, что световой стресс и температура 25°C (ниже обычной оптимальной в 32°C) значительно повышают выработку СЖК.
Лучший штамм цианобактерий продемонстрировал высокие показатели. Титр свободных жирных кислот достиг 389 ± 48 мг/л, скорость выработки составила примерно 0,8 мг/л в час, а соотношение свободных жирных кислот к сухой массе клеток оказалось на уровне 0,49 ± 0,12 г на грамм.
Поскольку штамм не содержит чужеродной ДНК, он может легче пройти нормативную проверку для крупномасштабного выращивания. В перспективе команда планирует оптимизировать технологию для работы в открытых водоемах и при меняющихся погодных условиях — это приблизит массовое производство биотоплива.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в Томске создали эффективное биотопливо для бытовых котлов.
