Ang Masayang Lebadura na Nagniningning Maaaring Baguhin ang Ating Lapit sa Biofuel

Ang Liwanag ay Buhay

Halos lahat ng enerhiya sa sibilisasyon ng tao ay sa huli nagmumula sa araw. Ang pagkain, biomass, at kahoy ay lumalaki dahil sa sikat ng araw. At ang karbon, gas, at langis ay binubuo ng mga patay na halaman milyong taon na ang nakalilipas. Maging ang hangin ay resulta ng pag-init ng atmospera ng araw. At, siyempre, ngayon, mayroon na tayong mga solar panel. Isinasaalang-alang kung gaano karami sa ating pangangailangan sa enerhiya ang nasasaklaw ng mga buhay na organismo na gumagamit ng kapangyarihan ng araw, may katwiran ang konsepto ng biofuel.

Ang problema ay ang unang at ikalawang henerasyon ng biofuel, na gumagamit ng mga pananim tulad ng mais at tubo o mga tira ng pagsasaka, ay kadalasang may mababang ani ng enerhiya dahil sa dami ng fossil fuel at pataba na ginagamit para itanim ang mga pananim na ito.

Pinagmulan: Unsplash

Ang ikatlong henerasyon ng biofuel ay naglalayong gumamit ng algae bilang kapalit, isang bagay na tinalakay namin nang mas detalyado sa aming artikulo “Algal Biofuel: Ang Susunod na Rebolusyon sa Enerhiya?”.

Ngunit paano kung maaari nating gawing kayang magsagawa ng potosintesis ang anumang organismo? Ang pangarap na ito na noon ay tila imposible ay bahagyang natupad ng mga mananaliksik sa Georgia Tech.

Lebadurang Pinapagana ng Liwanag

Ang lebadura ay marahil ang pinakaunawaang mikroorganismo sa mundo. Ginamit ng tao ang mga kemikal na kakayahan ng lebadura upang makagawa ng tinapay, alak, at mga produktong gatas na fermented mula pa noong unang panahon ng sibilisasyon.

Ang mga lebadura ay isa rin sa pinakakaraniwang “modelo” ng organismo sa mga laboratoryo ng biyolohiya. At mahalagang bio-factory para sa napakaraming gamot at kapaki-pakinabang na biomolekula.

Gayunpaman, kailangan pakainin ang lebadura ng asukal o iba pang compound upang mabuhay. Ito ay totoo hanggang kay Anthony Burnetti, isang research scientist na nagtatrabaho sa laboratoryo ni Associate Professor William Ratcliff, na nagawang gawing kayang kunin ng lebadura ang enerhiya ng liwanag.

“Ang kailangan lang naming gawin ay ilipat ang isang gene, at lumago sila ng 2% nang mas mabilis sa liwanag kaysa sa dilim. Walang anumang fine-tuning o maingat na paghimok, ito ay gumana agad.”

Ganap na Bagong Uri ng Lebadura

Ang koponan ay may karanasan sa pagbabago ng lebadura, isang karaniwan at laganap na organismo na may bagong at hindi inaasahang potensyal. Pinakakilala, nagawa nila dati na gawing isang komplikadong maraming selulang organismo ang unicellular na lebadura sa “Multicellularity Long-Term Evolution Experiment”.

Pinagmulan: Georgia Tech

Isang limitasyon sa paglago ng mga maraming selulang lebadura na ito ay ang pag-access ng oxygen sa loob ng “tissues”. Ito ang dahilan kung bakit sinubukan nilang gawing organismo na may potosintesis ang lebadura.

Upang magawa ito, nagdagdag sila ng isang protina, ang rhodopsin, sa mga lebadura. Ang protinang ito ay kilala na kayang magsagawa ng ilang potosintesis nang walang kumplikadong protina at biomolekula ng mga mas mataas na halaman (tulad ng chlorophyll).

Sa pamamagitan lamang ng pagdagdag ng isang gene na nagkokodigo para sa rhodopsin protein, nagawang sumipsip ng liwanag at mas mabilis na lumaki ang lebadura. Ang pagtaas ay banayad, +2% lamang na rate ng paglago, ngunit mahalaga dahil sa simpleng pagbabago. At ang pagtaas na ito sa paglago ay hindi pa na-optimize.

Biofuel Gamit ang Synthetic Biology

Sa ngayon, sinusubukan ng pananaliksik sa biofuel na baguhin na ang mga umiiral nang potosintetik na halaman (mais, tubo, o algae) at gawing epektibo ang proseso upang magkaroon ng ekonomikong saysay.

Ngunit ito ay humarap sa ilang balakid, dahil ang mga biomaterial sa mga mas mataas na halaman at pananim tulad ng mais ay hindi madaling makuha, at ang pag-convert nito sa ethanol ay nagdudulot ng maraming pagkawala ng enerhiya. Samantala, mas promising ang algae, ngunit ang pagpapalaki nito nang walang kontaminasyon ay malayo sa pagiging simpleng gawain.

Sa kabaligtaran, ang pagpapalaki ng lebadura ay isang prosesong lubos na nauunawaan at karaniwang isinasagawa sa malalaking industriyal na proseso. Ang paggawa ng lebadura bilang kapalit ng algae ay maaaring magbukas ng daan sa mga bagong pamamaraan ng pagsintetisa ng biofuel. Sa halip na umasa sa komplikadong proseso ng pagpapalaki ng algae, maaari nating i-engineer ang lebadura o bakterya upang lumaki lamang sa sikat ng araw at makinabang sa katotohanang mas madaling palaguin ang mga organismong ito sa industriyal na sukat.

Mga Bioengineered na Stock ng Fuel

Sa pangkalahatan, ito ay isa pa ring napakabatang at may potensyal na bahagi ng pananaliksik sa biofuel at bioengineering. Kaya, ang mga kumpanyang pinaka-malamang na subukang gawing realidad ito ay kakailanganin ng mataas na antas ng kadalubhasaan sa synthetic biology at/o produksyon ng biofuel.

Ang listahan sa ibaba ay isang mungkahi lamang kung aling mga kumpanya ang maaaring makita ang potensyal sa tuklas ng mga mananaliksik ng Georgia Tech.

1. Reliance Industry

Ang Reliance Industry ay isang napakalaking Indian conglomerate, ang pinakamalaking pribadong kumpanya sa bansa, na aktibo sa telecom, tela, at enerhiya. Noong 2022, ito ang unang Indian na kumpanya na umabot sa $100B na kita.

Inihayag ng Reliance noong 2022 ang kanilang pagpasok sa merkado ng algal biofuel, na nagmamayabang ng “isa sa pinakamalaking sistema ng pagpapalaki ng algae sa mundo”. Hanggang ngayon, ang kanilang portfolio ng enerhiya ay karamihan ay mga refinery at petrochemical plant. Sa proyektong algae na ito, makakapagsimula silang magprodyus at gamitin ang saganang sikat ng araw sa India (gayundin ang mga hindi napapakinabangan na disyerto) upang mabawasan ang labis na pag-asa ng bansa sa pag-import ng dayuhang fossil fuel.

Ang kumpanya ay aktibo rin sa produksyon ng biogas mula sa mga agricultural waste, na ginagawa itong pinakamalaking producer ng bioenergy sa India.

2. Ginkgo Bioworks

Ang kumpanya ay gumagawa ng on-demand na mga organismo para sa tiyak na mga aplikasyon. Kabilang dito ang mga biomedical na aplikasyon, pati na rin ang maraming programang pang-industriya at agham ng materyales.

Ang Ginkgo ay eksaktong uri ng kumpanya na maaaring lapitan ng malalaking industriyal na konglomerado tulad ng Reliance para sa pag-engineer ng custom na lebadura na nakatuon sa produksyon ng biofuel.

Ang Ginkgo Bioworks (DNA ) ay nag-diversify ng mga aplikasyon nito nang malawakan sa maraming research program at partnership:

• Mga Cannabinoid
• produksyon ng mRNA vaccine at gamot na nucleic acid
• Mga protina sa pagkain
• produksyon ng biological na pataba sa pakikipagtulungan sa Bayer
• Mga programmable na mikrobyo para sa mga sakit sa bituka
• Bioremediasyon ng Microplastics
• Biosecurity at pagtuklas ng mga pathogen
• Pag-recycle ng basura at kontaminante

Kumikita ito sa pamamagitan ng unang bayad nang pauna para sa proseso ng pag-develop at pagkatapos ay sa pamamagitan ng mga royalty sa tapos na produkto.

Ang 2023 ay isang masaganang taon para sa Ginkgo, na may sampu-sampung partnership, kabilang ang:

• $331M na kasunduan sa Pfizer.
• $490M na kasunduan sa Merck upang i-optimize ang paggawa ng biologics.
• $406M na kasunduan sa Boehringer Ingelheim para sa mga target na hindi matutugunan ng gamot.
• Pakikipagtulungan sa Biogen at Novo Nordisk para sa hindi ibinunyag na halaga.

Pinagmulan: Ginkgo Bioworks

Ang Ginkgo Bioworks ay nakikipagtulungan din sa lahat ng pangunahing korporasyon sa agrikultura, karamihan sa kanila ay may ilang interes sa produksyon ng biofuel at microbiology. Ilan sa mga ito ay kinabibilangan ng Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta, at iba pa.