Fabricile de biocombustibil ale viitorului

Fabricile de biocombustibil ale viitorului

Reading Time: 4 minute

Cum ar arăta un viitor fără combustibili fosili? Am discutat cu profesorul Sang Yup Lee, de la Korea Advanced Institute of Science and Technology, despre cum pot bacteriile modificate genetic să devină fabricile de biocombustibil ale viitorului.

Sunteți recunoscut pentru cercetările în domeniul combustibililor alternativi. Care a fost inovația care v-a adus premiul Samson?

Am folosit ingineria biomoleculară pentru a schimba metabolismul microorganismelor astfel încât acestea să producă substanțe chimice și materiale, naturale sau nenaturale, din biomasă regenerabilă nealimentară. Putem proteja astfel mediul înconjurător de schimbările climatice reducând dependența de combustibilii fosili. Practic, hrănim microorganismele cu biomasă nealimentară, inclusiv celuloză sau deșeuri lemnoase, și, datorită ingineriei biomoleculare, bacteriile produc combustibil. Este o descoperire majoră în ingineria biomoleculară și în producția sustenabilă a biocombustibililor și a chimicalelor. În acest caz este vorba despre producerea de butanol, un alcool primar care conține patru atomi de carbon în moleculă, diferit de etanolul cu doi atomi de carbon, care este care are o densitate mai mică. Având o densitate mai mare, butanolul este similar benzinei și este un combustibil mai bun, dar e mai greu de produs. Prin inginerie biomoleculară intervenim în procesul metabolic și hrănim microorganismele astfel ca acestea să producă butanol în cantități mai mari. Este un proiect dezvoltat în colaborare cu companiile petrochimice coreene, care au făcut deja o fabrică și testează producția de masă a acestui combustibil. O altă inovație, care a contat la câștigarea premiului, a fost producerea benzinei de către microorganisme modificate genetic.

Pot bacteriile să producă biocombustibil?

Da, le putem “convinge” să producă butanol. Benzina este un produs chimic nenatural, ceea ce înseamnă că nu este metabolizată de organisme vii, astfel că a trebuit să folosim ingineria biomoleculară și să introducem gene din alte microorganisme pentru a construi o metodă de producere. Microorganismul obținut prin recombinare genetică este capabil să producă benzină din fermentarea glucozei din celuloză. Este o descoperire făcută în urmă cu câțiva ani, dar cantitatea de benzină produsă era mică, productivitatea era scăzută. Așa că am folosit un alt tip de microorganisme – Escherichia coli (E. coli) – și, după cinci ani de cercetări și recombinare genetică, am reconstruit aceste microorganisme pentru a produce cantități mari de biodiesel. Pe scurt, prin intermediul ingineriei biomoleculare, am folosit E. coli care a fost modificată genetic astfel încât anumiți produși celulari, folosiți de celulă pentru sintetizarea aminoacizilor, să fie utilizați pentru a produce diferite tipuri de combustibili din biomasă regenerabilă.

Care sunt provocările cu care se confruntă acum industria transporturilor?

Până acum câțiva ani foloseam doar trei tipuri de combustibili – benzină, diesel și gazul natural (GPL), combustibili fosili care poluează, eliberează CO2 în atmosferă. Apoi a apărut energia regenerabilă, biocombustibilii, iar în industria transporturilor au apărut mașinile electrice, domeniu care a crescut foarte mult în ultimii ani. Și biocombustibilii eliberează CO2 în atmosferă, dar biocombustibilii sunt făcuți din CO2 din atmosferă fixat în plante mai întâi, deci se poate vorbi despre o amprentă de carbon zero. Dacă vrem un sistem de transport mai sustenabil, aceasta este o soluție. În viitor, mașinile vor fi electrice și vor funcționa pe baza unor baterii, dar trebuie să ne asigurăm că electricitatea vine din energie regenerabilă. Dacă arzi cărbune ca să obții electricitate și să încarci bateria mașinii electrice, poluarea este și mai mare. Altfel stau lucrurile dacă energia vine din resurse regenerabile. Dacă ne uităm în domeniul aviației, ați lua un avion care zboară pe baza unei baterii? E înfricoșător. Sigur, inginerii vor face toate testele necesare ca totul să fie sigur, dar încă mai este un drum lung de parcurs. În acest caz, avem nevoie de biocombustibili și sunt deja metode prin care combustibilul pentru avioane este produs într-un fel similar cu cel prin care noi am produs benzină și diesel cu ajutorul bacteriilor și sunt deja companii care folosesc un mix în care intră și biocombustibilul. Deci în perioada următoare trendul mașinilor electrice și folosirea energiei regenerabile va fi în creștere, inclusiv folosirea biocombustibililor în domeniul aviației. În industria de apărare se vor folosi însă în continuare combustibilii clasici, în aceste situații nu te poți baza pe energia electrică.

Poate fi ingineria biomoleculară o soluție la problemele globale cu care ne confruntăm, cum ar fi schimbările climatice?

Ingineria biomoleculară chiar contribuie la rezolvarea multor probleme, nu doar în ceea ce privește energia și nu spun acest lucru doar pentru că sunt cercetător chimist și inginer în biologia moleculară. Avem nevoie, spre exemplu, de fibre sintetice și acestea sunt făcute din petrol, dar trebuie să trecem la folosirea unor resurse regenerabile și aceste fibre sintetice sau plasticul pot fi făcute folosind aceste microorganisme. Cu ajutorul ingineriei biomoleculare am folosit bacterii pentru a face plastic și elemente chimice folosite la producerea unor solvenți și a unor polimeri. Intrăm într-un nou tip de economie, bio-based economy. Și vorbim despre 4,8 miliarde de dolari anual în industria chimică. Cât vom putea înlocui cu sisteme sustenabile rămâne de văzut, dar lucrurile se vor schimba în viitor. Dacă ne uităm la trendurile globale, vedem că reglementările privind interzicerea plasticului se înăspresc. În cinci ani probabil, vom vedea înțelegeri globale privind reducerea folosirii combustibililor fosili și toată lumea se va alinia noilor reglementări. Și dacă în cazul energiei poți folosi energie solară sau eoliană, când vorbim despre combustibili fosili lucrurile sunt mai complicate. Poți obține electricitate din diferite forme de energie, dar pentru a produce fibre sintetice, butanol și alți biocombustibili vom avea nevoie de ingineria moleculară.

Profesorul Sang Yup Lee, șeful departamentului de chimie și inginerie biomoleculară din cadrul Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), este unul dintre câștigătorii Eric and Sheila Samson Prize, cel mai mare premiu din domeniul smart mobility si combustibili alternativi – 1 milion de dolari. El a a modificat genetic o tulpină de E.coli astfel încât aceasta să transforme zaharurile din biomasă în butanol.

Profesorului Sang Yup Lee i-a fost acordat The Eric and Sheila Samson Prime Minister’s Prize for Innovation in Alternative Fuels for Transportation în cadrul galei Smart Mobility Summit 2019.

 

Interviul a fost inițial publicat în Biz nr. 338 (15 decembrie 2019 – 15 ianuarie 2020). Dacă doriți să primiți Revista Biz prin curier, abonați-vă aici.