Λαμβάνοντας υπόψη το κόστος κατασκευής νέων υποδομών και προσαρμογής σε άγνωστες πηγές ενέργειας, δεν είναι πιθανό να σταματήσουμε να χρησιμοποιούμε ορυκτά καύσιμα σε σύντομο χρονικό διάστημα. Ποια είναι η επόμενη καλύτερη λύση; Κάνετε τα υπάρχοντα καύσιμα πιο πράσινα και ανανεώσιμα.
Αυτή είναι η ιδέα πίσω από τη νέα εργασία από επιστήμονες του Imperial College London και του Πανεπιστημίου του Turku στη Φινλανδία, οι οποίες στοχεύουν τελικά να επιταχύνουν τα φωτοσυνθετικά βακτήρια για να μετατρέψουν το ηλιακό φως σε αέριο προπάνιο. Η τεχνολογία έχει πολύ δρόμο να προχωρήσει πριν είναι εμπορικά βιώσιμη. Αλλά ως πρώτο βήμα, η ομάδα κατάφερε να ξεγελάσει το E. coli, ένα βακτήριο που βρέθηκε στο πεπτικό μας σύστημα, για να δημιουργήσει μικρές ποσότητες έτοιμου κινητήρα προπανίου.
Παραδοσιακά, το προπάνιο δημιουργείται ως υποπροϊόν του φυσικού αερίου και της επεξεργασίας πετρελαίου. Απομακρύνεται από το φυσικό αέριο για να καταστήσει ασφαλέστερη τη μεταφορά κατά μήκος των πεπιεσμένων αγωγών και τα διυλιστήρια πετρελαίου παράγουν αυτό όταν διαλύουν το πετρέλαιο σε βενζίνη ή πετρέλαιο θέρμανσης.
Σε μια διαδικασία τριών βημάτων, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένζυμα για να απελευθερώσουν πρώτα λιπαρά οξέα σε Ε. Coli που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη δημιουργία κυτταρικών μεμβρανών. Ένα από αυτά, το βουτυρικό οξύ, στη συνέχεια μετατράπηκε με άλλο ένζυμο σε βουτυραλδεΰδη - ένα παράγωγο βουτανίου. Τέλος, η ομάδα μεταμόρφωσε τη βουτυραλδεΰδη σε προπάνιο. Η τόνωση του μετατρεπτικού ενζύμου με ηλεκτρόνια ενισχύει τη διαδικασία, η ομάδα βρήκε.
Πρόσφατα περιγράφεται στο περιοδικό Nature Communications, το έργο βρίσκεται στα αρχικά του στάδια. Ο Patrik R. Jones, ένας από τους συγγραφείς της εφημερίδας, λέει ότι η μέθοδος είναι απλούστερη από παρόμοιες προσπάθειες δημιουργίας καυσίμων με ζωντανούς οργανισμούς. Οι ζύμες ή τα βακτηρίδια παίζουν ρόλο στην παραγωγή αιθανόλης από τη ζάχαρη ή το καλαμπόκι, και τα φωτοσυνθετικά βακτήρια που κατασκευάζονται δημιουργούν ντίζελ από καλλιέργειες. Η αιθανόλη τώρα προστίθεται συνήθως στη βενζίνη στις Ηνωμένες Πολιτείες, χάρη κυρίως στις κρατικές επιδοτήσεις και κίνητρα. Όμως, το βιοντίζελ που παράγεται από βακτήρια δεν έχει ακόμη διαδεχθεί ευρέως, λόγω κυρίως συνεχιζόμενων ζητημάτων με κόστος και αποτελεσματικότητα.
"Στην περίπτωση του [φωτοσυνθετικού] βιοντίζελ, υπάρχουν πολλά βήματα στη διαδικασία και κάθε ένα από αυτά τα βήματα έχει ποινή από την άποψη της αποτελεσματικότητας", λέει ο Jones. "Αν μπορούσαμε να μειώσουμε τον αριθμό των βημάτων, τουλάχιστον θεωρητικά, θα μπορούσαμε τότε να έχουμε μια πιο αποτελεσματική διαδικασία".
Η εστίαση στο προπάνιο σε αντίθεση με άλλα καύσιμα απλοποιεί επίσης τη διαδικασία, επειδή το προπάνιο διαχωρίζεται εύκολα από τα κύτταρα των οργανισμών, χάρη στη συμπαγή χημική του δομή. Η αιθανόλη, η οποία μπορεί να δημιουργηθεί από καλαμπόκι, ζάχαρη και άλλες καλλιέργειες, πρέπει να διαχωρίζεται φυσικά από το νερό σε μια διαδικασία που απαιτεί ενέργεια. Οι τρέχουσες μέθοδοι για τη συγκομιδή καυσίμου ντίζελ από τα φύκια συνεπάγονται το άνοιγμα των κυττάρων τους και, κατά τον τρόπο αυτό, τη θανάτωση των οργανισμών που παράγουν το καύσιμο. Με το προπάνιο, το καύσιμο μπορεί να διαχωριστεί χωρίς να καταστρέψει το Ε. Coli .
Το προπάνιο είναι απλό να συλλέγεται ως αέριο και ακόμα πιο εύκολο να αποθηκευτεί με ασφάλεια από το υδρογόνο, το οποίο είναι πολύ επικίνδυνο ως αέριο, ειδικά όταν αναμιγνύεται με τον αέρα. Είχε επίσης επιλεγεί, λέει ο Jones, επειδή είναι εύκολο να ρευστοποιηθεί για μεταφορά και είναι συμβατό με την υπάρχουσα υποδομή. Το προπάνιο σχετίζεται κυρίως με υπαίθριες σχάρες στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά χρησιμοποιείται επίσης για να τροφοδοτεί περονοφόρα οχήματα και κινητήρες βάρκας. Τα αυτοκίνητα μπορούν ακόμα να μετατραπούν σε λειτουργία με προπάνιο. η διαδικασία είναι αρκετά κοινή στο Ηνωμένο Βασίλειο, όπου οι τιμές του φυσικού αερίου είναι πολύ υψηλότερες από ό, τι στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Η ομάδα χρησιμοποιεί το E. coli σε αυτό το στάδιο επειδή είναι απλό να δουλέψει, λέει ο Jones. Αλλά τελικά, οι ερευνητές ελπίζουν να μεταμοσχεύσουν τη διαδικασία από το Ε. Coli σε φωτοσυνθετικά βακτήρια έτσι ώστε το ηλιακό φως να παρέχει την ενέργεια για να τροφοδοτήσει τα κύτταρα, παρά τη διατροφή των θρεπτικών ουσιών που απαιτεί το E. coli . Αυτό θα μειώσει και πάλι τον αριθμό των βημάτων στη διαδικασία, αλλά υπάρχει πολύ έργο που πρέπει να γίνει πριν να φτάσουν οι επιστήμονες σε αυτό το σημείο.
"Μόνο θεωρητικά τέλεια ή σχεδόν θεωρητικά τέλεια συστήματα θα έχουν ποτέ την ευκαιρία να εμπορευματοποιηθούν", λέει ο Jones. "Γι 'αυτό είναι σημαντικό να προσπαθήσουμε να φτάσουμε σε μια διαδικασία που να λειτουργεί όσο το δυνατόν περισσότερο." Προς το παρόν, ο Jones εκτιμά ότι θα πρέπει να παράγει 1.000 έως 5.000 φορές περισσότερο καύσιμο από τη διαδικασία τους, πριν η βιομηχανία δείξει ενδιαφέρον. Από εκείνη την εποχή, θα έπρεπε να πραγματοποιηθεί περισσότερη μηχανική και λεπτότητα, προτού να είναι εμπορικά βιώσιμη ως εναλλακτική λύση στα υφιστάμενα ορυκτά καύσιμα.
"Ορισμένα θέματα βρίσκονται στα ένζυμα που χρησιμοποιούμε", λέει ο Jones. "Θα χρειαστεί λοιπόν να αναζητηθούν εναλλακτικά ένζυμα ή να βελτιωθούν τα ένζυμα που έχουμε και αυτά θα είναι μεγάλα έργα από μόνοι τους".
Είναι σαφές ότι δεν πρόκειται να οδηγούμε αυτοκίνητα ή να ψήνουμε τα μπιφτέκια χρησιμοποιώντας προπάνιο που παράγεται από βακτηρίδια και τον ήλιο σε σύντομο χρονικό διάστημα. Αλλά σε ένα άρθρο του Imperial College London, ο Jones είπε ότι ελπίζει ότι η διαδικασία θα καταστεί εμπορικά βιώσιμη τα επόμενα 5 με 10 χρόνια.
Ακόμη και αν η εκτίμηση αυτή είναι γενναιόδωρη, η παραγωγή προπανίου με ηλιακή ενέργεια μπορεί να είναι έτοιμη εγκαίρως για να συμβάλει στην επιτάχυνση της μετάβασης από βρώμικα καύσιμα σε φιλικότερες προς το περιβάλλον εναλλακτικές λύσεις.
