В создании биотоплива ученым помогут бактерии

Экстремофилами называют крошечные микроорганизмы, способные выживать и размножаться в экстремальных условиях окружающей среды, невыносимых для других форм жизни, – при высоких температурах и токсичных газах, в соляных растворах и кислотах. Сегодня ученые нашли способ использовать эти создания, обитающие на морском дне под огромным давлением и в водах горячих источников, для получения такого биотоплива как, к примеру, этанол с гораздо большей эффективностью и меньшими затратами.

Эти микроорганизмы, с легкостью переносящие высокие температуры и давление, отлично подходят для переработки биологического материала – древесной щепы, отходов сельского хозяйства и другого растительного материала. До недавнего времени исследователи сталкивались с трудностями в культивировании экстремофилов с целью использования их полезных свойств. Но недавние успехи позволили сделать большой шаг вперед и превратить микроорганизмы в миниатюрные биоочистительные станции.

«Я убежден, что в самом ближайшем будущем они получат широкую популярность как новый и весьма эффективный источник энергии, – говорит Раджеш Сани, старший преподаватель биологического и химического инжиниринга в Горно-технологическом институте штата Южная Дакота. – На первоначальном этапе мы столкнулись с определенными проблемами, но за прошедшие пять лет, набравшись опыта, мы научились культивировать экстремофилов в лаборатории самостоятельно. Сейчас процесс нам полностью подконтролен, и мы можем беспрепятственно изучать их ценные свойства».

Исследователь обнаружил настоящий бесценный клад уникальных экстремофилов на глубине полутора тысяч метров на дне золотого прииска Homestakeв городе Лид, штат Северная Дакота. Бактерии жили в теплой почве и в скальных разломах на дне шахты.

«На поверхности шел снег, – вспоминает Раджещ. – А на дне шахты температура поднималась до 40-45 градусов. С нас пот тек ручьем».

 Раджеш Сани и его коллеги научились культивировать бактерии и использовали их для расщепления из твердого в жидкое состояние травы и отходов зерновых культур при температуре практически в 70 градусов. Такой процесс ферментации использовался для получения биотоплива уже долгое время, но сейчас число стадий было сокращено, а сам процесс протекает с использованием меньшего количества воды и меньшего по объему реактора, подчеркивает Раджеш.

«Мы работаем над исключением еще нескольких шагов, чтобы сделать производство более эффективным», – говорит он.

Результаты проведенного эксперимента были опубликованы в августовском издании журнала «Экстремофилы». Исследования Раджеша Сани и многих других ученых обсуждались в сентябре в рамках двух крупных конференций в Йеллоустонском национальном парке и Университете штата Джорджия.

Принимая во внимание обеспокоенность вопросами продовольственной безопасности и в то же время широкую поддержку американским и европейскими правительствами производства биотоплива, ученые всего мира активизируют свои усилия в попытках найти новые, более эффективные способы его получения из отходов растительного происхождения. Барни Уитман, микробиолог Университета Джорджии, отмечает, что ученые еще не до конца понимают, как экстремофилам удается вырабатывать ферменты в таких суровых условиях окружающей среды.

«При высоких температурах химические реакции протекают быстрее, и катализаторы более стабильны, – говорит Уитман. – Как правило, управлять реактором при высокой температуре дешевле, чем при низкой, поскольку процесс охлаждения является более дорогостоящим, а протекание реакций в большинстве случаев сопровождается выделением тепла».

Исследование Уитмана сосредоточено на изучении древних форм жизни, называемых археобактериями, которые способствуют выделению метана. Ученый полагает, что именно они, в конечном счете, могут помочь в превращении сточных вод городской канализации в ценное топливо.

В конференции в Джорджии принял участие и один из основоположников исследования экстремофилов, Эрик Матур, вице-президент по научным вопросам частной биоинженерной компании Сан-Диего «SGBiofuels». Именно он около десяти лет назад он выделил гены бактерий, обитающих в глубоководных геотермальных источниках, и перенес генный материал на растительные отходы от выращивания кукурузы. А недавно он обнаружил новый вид крайне живучих экстремофилов – кустарник джатрофа, произрастающий в пустынях. Его семена производят вещество, в составе которого 40% масел. Компания имеет плантации этих растений в Гватемале, Бразилии, Индии и продает изготовляемые из семян смеси европейским авиакомпаниям, от которых правительство настойчиво требует перехода на биотопливо.

По словам Матура, усилия исследователей по поиску новых катализаторов для производства более устойчивого и эффективного биотоплива увенчаются успехом.

«В этом нам помогут экстремофилы, под которыми следует понимать огромное количество живых организмов, способных выживать в таких условиях, губящих всех остальных, – говорит вице-президент. – Растения, с которыми мы работаем сейчас, могут смело называться экстремофилами. Они благополучно существуют за пределом пахотных и хоть сколь-нибудь питательных земель».

EricNiiler, DiscoveryNews, перевод с английского – Наталья Коношенко

 http://news.discovery.com/earth/extremophiles-energy-110912.html