生質燃料新幫手 基因轉殖微生物快速轉化纖維素

為了尋求低價生質燃料,美國科學家創造出一種基因轉殖微生物,並可利用它來將植物直接轉化成異丁醇。
James Liao, 圖片來自:UCLA。
James Liao, 圖片來自:UCLA。
異丁醇可被一般汽車引擎點燃,其燃燒熱值比乙醇高,接近汽油等級。由加州大學洛杉磯分校James Liao所領導的研究團隊首度利用綜合生物製程直接由纖維素製造出異丁醇。此團隊工作展現了製程成本與時間上的節省,結果發表在「應用與環境微生物學」期刊上。
UCLA工程與應用科學學院化學與生物分子工程學系的校長特聘教授兼副系主任Liao表示,「與酒精不同之處在於,異丁醇可以以任何比例與汽油混合,應當可消除使用異丁醇專用油箱或車輛的需求。此外,甚至有可能將異丁醇直接使用於現有的汽車引擎上,而不需要對引擎作修改。」、「像異丁醇這樣的高碳醇,是比酒精更好的石油替代品。因為它的辛烷值以及用來衡量揮發性的雷德蒸氣壓 (Reid vapor pressure) 都與汽油更為接近。」
儘管一些像玉米秸稈、柳枝稷等纖維生物數量豐富且價格便宜,要將它們應用在生質燃料上,比起玉米和甘蔗要困難許多。Liao解釋,「這由於植物天生具有對化學分解的防禦性。」
為了使這種轉換過程變成可能,Liao和來自UCLA的研究員Wendy Higashide以及來自橡樹嶺國家實驗室的Yongchao Li、Yunfeng Yang利用基因工程改造了一種天然的纖維素降解菌Clostridium cellulolyticum,使它能將纖維素直接合成為異丁醇。
Liao說,「自然界從來沒有任何微生物被鑑定出具有成為理想組合生物製程菌株的所有必備特質。我們知道必須為此利用基因工程造出一個。」,儘管有許多合適的候選微生物,研究團隊最終選擇了最初為了增加乙醇產量而由枯草中分離出來的Clostridium cellulolyticum。 這個團隊使用能源部聯合基因組研究所提供,已完成基因定序的Clostridium cellulolyticum基因組。Liao表示, 這項概念驗證研究結果,替未來利用組合生物製程,在基因體上操作微生物的相關研究打下基礎。
異丁醇有時也被稱為生化丁醇,是由ButamaxTM Advanced Biofuels公司生產出來的。這間公司是英國石油與杜邦公司在2009成立的合資企業,為了建立與乙醇生產類似的製程,而非操作基因轉殖微生物的功能。首座商業工廠預計可在2013年前運行。
UCLA工程學院院長Vijay Dhir說, 「全球氣候變遷突顯了降低二氧化碳排放量的必要性,Liao的工作能提供更乾淨的能源,讓世界變得更美好。對於他的重大成就我們感到相當驕傲。」

參考資料

全文及圖片詳見:ENS報導

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