2014 был рекордным годом для того, чтобы сделать автомобильное топливо из непродовольственных зерновых культур с серией крупнейших новых заводов, открывающихся в США. Однако производство этого так называемого целлюлозного этанола остается значительно более дорогим, чем бензин. Таким образом, исследователи всегда в поисках новых способов урезать затраты. Теперь у них есть новое лидерство, микроорганизм, который может использовать богатый газ азота в качестве удобрения, это должно произвести этанол из растений.
Открытие является “основным коммерческим выполнением для производства биологического топлива”, говорит Стивен Рик, микробиолог и редактор учебника по производству биологического топлива в Арканзасском университете, Файеттвилль, кто не был вовлечен в исследование.Ученые долго следили за биологическими топливами как за более чистой и более стабильной альтернативой традиционному ископаемому топливу. Вместо насосной нефти от земли исследователи получают растения как кассава и сахарный тростник, размалывают их, добавляют ферменты для разрушения вопроса растения и опрыскивания в дрожжах. Сахар ферментов микроорганизма на растениях для производства этанола, формы алкоголя, теперь обычно смешивающегося с бензином и использующегося в автомобилях и автобусах во всем мире.
Но биологические топлива спорны. Большинство получено из продовольственных зерновых культур, как зерно.
Критики говорят, что повышенный спрос на эти зерновые культуры мог увеличить цены на продовольственные товары. И несмотря на то, что прямые выбросы двуокиси углерода от горящих биологических топлив являются меньше, чем те от традиционного топлива, некоторые ученые теперь утверждают, что, как только непрямые выбросы от изменений в землепользовании и производство урожая рассматривают, полные выбросы некоторых биологических топлив могут фактически быть выше.
Так в последние годы исследователи повернулись к непродовольственным зерновым культурам — как деревья и бамбук — для производства биологического топлива. Этим зерновым культурам нужно меньше удобрения, чем традиционные зерновые культуры биологического топлива, и они часто оказывают менее вредное влияние на землю. В идеальном мире биологические топлива были бы произведены только из растительных материалов, которые нельзя съесть, такие как деревья и части растений, которые покидают в областях после урожая, как солома.
Но существуют проблемы. Ферменты должны были сломать основные структурные компоненты растений — клетчатка и гемицеллюлоза — в простой сахар являются дорогими. Для ферментирования простого сахара микроорганизмам также нужен азот, чтобы вырасти и разделиться.
Таким образом, исследователи добавляют удобрение к своим чанам ферментации для повышения урожаев этанола. Считается, что растение производства этанола может тратить больше чем $1 миллион на это год.
Новое исследование может предложить раствор этой последней проблемы. Микробиологи в Университете Индианы, Блумингтон, начатый с miscanthus, типа высокой, деревянистой тропической травы, растущей быстро во многих местах, где еда не вырастет. Но вместо того, чтобы использовать дрожжи для ферментирования их растений в топливо они повернулись к Zymomonas мобильным телефонам, бактерия, также способная к выполнению работы. Бактериям нужен высокий уровень азота для процветания, что-то, что miscanthus не может предложить.
Таким образом, исследователи посмотрели на сумму этанола, который микроорганизм мог произвести с и без дополнительного поставляемого азотного удобрения и нашел, что это добилось большего успеха без него. Это показывает, что микроорганизм имеет необычную способность — он может использовать (или «фиксировать»), азот от атмосферы.Исследование, изданное онлайн сегодня в Продолжениях Национальной академии наук, даже показало, что бактерия производит этанол более быстро и использует больше растительного материала, когда это использует газ азота чем тогда, когда это питается азот в удобрении.
Если то же сохраняется в заводе, это могло бы уменьшить производственные затраты биологического топлива, говорят авторы. Процесс также более безвреден для окружающей среды, они добавляют, потому что существуют выбросы парниковых газов, связанные с производством азотного удобрения.Однако вопросы остаются о том, как хорошо этот процесс будет работать на большом растении биологического топлива.
Принимая во внимание, что использование, мобильные телефоны Z. могли бы сделать более дешевым для производителей использовать недорогие, непродовольственные зерновые культуры, там мог также быть добавлен затраты и проблемы, говорит Ён-Су Чжин, молекулярный биотехнолог в Университете Иллинойса, Равнине Урбаны, кто не был вовлечен в это исследование. Например, могло бы быть необходимо накачать в очищенном газе азота для бактерии для использования, который поднимет затраты.
Он сказал, что была возможность, что это могло ввести загрязнение.Полные хорошие природные условия могут также быть тонкими. Даже если азотные удобрения не используются в процессе ферментации, они могли бы все еще быть необходимы для роста зерновых культур. И новая трансгрессия не обращается к другим воздействиям на окружающую среду от биологических топлив, таких как выбросы парниковых газов от роста, сбора урожая и транспортировки растений.
По словам Фенгки Ю, инженера-химика в Северо-Западном университете в Эванстоне, Иллинойс, дальнейшие исследования были бы необходимы для рассмотрения всех экологических и экономических затрат и преимуществ выполнения этого на промышленных весах так, чтобы это могло быть по сравнению с существующими системами.