E. Coli – джерело енергії майбутнього?
Більшість людей назва бактерії «E. Coli» (Escherichia coli) є синонімом зараження продуктів харчування та їх відгуків з ринку, проте група дослідників з Техаського Університету (Texas A&M University) (США) вважає, що цей мікроорганізм може стати альтернативним джерелом енергії, яка буде використовуватися в різних сферах діяльності людини.
Незважаючи на те, що ця розробка ще не скоро отримає будь-яке комерційне застосування, цей первісний успіх – серйозний крок у напрямку створення енергетичних систем, що ґрунтуються на використанні водню.
Водень – це екологічно чисте, ефективне та відновлюване джерело енергії, яке широко застосовується втехнології паливних елементів(в оригіналі – fuel-cell technology) і має потенціал застосування в таких галузях, як електроніка, розробки нових видів автомобільного палива та навіть проектування теплоелектростанцій нового покоління. В даний час основну частину водню отримують за допомогою так званого «розщеплення води». Але цей процес дуже дорогий і вимагає істотних витрат енергії – останнє є головною причиною незручності його використання.
Томас Вуд вважає, що його робота з E. Coli може це змінити.
Існує багато різних штамів E. Coli, деякі з яких можуть продукувати токсини, небезпечні для людини. Однак більшість широко поширених штамів абсолютно безпечні. E. Coli є основним компонентом кишкової флори людини, що бере участь у травленні та запобігає заселенню слизової оболонки кишечника патогенними бактеріями.
E. Coli також – давно відомий біологічний об'єкт, що використовується у тому числі у виробництві інсуліну тау дослідженнях щодо розробки нових вакцин. Проте досі ніхто ще не пропонував використовувати E. Coli як джерело енергії.
Селективно «вимкнувши» шість специфічних генів у ДНК бактерії, Вуд та його колеги перетворили її на міні-фабрику з виробництва водню з глюкози.«У геномі E. Coli налічується до 5000 специфічних генів, які дозволяють їй пристосовуватися до мінливих умов середовища завдяки гнучкості метаболічних процесів», пояснює Томас Вуд,«якщо ми пригнічуємо експресію деяких з них, ми таким Таким чином штучно знижуємо рівень пристосованості бактерії, змушуючи її реалізовувати лише певні метаболічні шляхи. Таким чином, у наших експериментах бактерія нічого не набуває, а, навпаки, втрачає ».
Отриманий штам може отримувати глюкозу з різноманітних джерел (наприклад, з кукурудзи та інших злаків), потім переробляючи її у водень. Цей процес не вимагає великих енерговитрат і набагато дешевше, ніж розщеплення води.
«Однією з основних проблем у хімічній інженерії - безпосереднє отримання продукту», кажуть дослідники,«водень - газ, тобто ми маємо просто бульбашки газу в розчині, які необхідно вловлювати. Це досить просто. В результаті ми отримуємо чистий водень без будь-яких домішок».
Очікується, що витрати на будівництво нових трубопроводів для водню можуть суттєво загальмувати реалізацію проекту отримання бактеріальної енергії. Також слід пам'ятати про підвищений ризик транспортування цього газу. Рішенням може стати поєднання процесів виробництва водню та його використання для одержання енергії.«Можна транспортувати вихідний продукт, тобто цукор, а у транспортуванні цукру немає нічогонебезпечного», пояснює Вуд.
Нині дослідники відпрацьовують нову методику, яка продемонструвала свій потенціал. Їхня мета – отримати якомога більше водню з якомога меншої кількості цукру.
«Візьмемо, наприклад, побутове споживання енергії»[i], каже керівник проекту, [i]«для забезпечення необхідною енергією середньостатистичної сім'ї нам би знадобився біореактор розміром з паливний бак на 250 галонів палива. Однак зараз ми досягли того, що реактор, що цілодобово забезпечує середню сім'ю необхідною енергією, важить приблизно 80 кілограмів. Ми плануємо скоротити його вагу на порядок ».
