Odborníci v novej štúdii publikovanej v žurnále Nature Biotechnology dokázali využiť baktérie na produkciu chemikálií, pričom celý proces výroby bol uhlíkovo negatívny. Doposiaľ tieto baktérie použili na tvorbu troch látok, avšak v budúcnosti môžu predstavovať východiskovú zložku pre desiatky cenných komoditných chemikálií. Na tému upozornili vedecké portály Science a New Scientist.

Chemický priemysel bez emisií?

Ako píšu vedci vo svojej štúdii, mnohé priemyselné chemikálie, ktoré sa dnes vyrábajú z fosílnych zdrojov, by sa mohli vyrábať udržateľným spôsobom – fermentáciou. V práci navrhli a popísali spôsob vývoja uhlíkovo-negatívnej fermentačnej cesty na výrobu dôležitých chemikálií (acetónu a isopropanolu), z priemyselných emisných plynov a syngasu (syntetický plyn).

Animácia výroby elektriny medzi baktériou Geobacter a molekulami vody vo vzduchu. Screenshot/YouTube

Jednoducho povedané, prinútili baktérie premieňať oxid uhličitý na zlúčeniny používané v organických rozpúšťadlách, odlakovačoch, odmasťovačoch a dehydratačných činidlách. Baktérie tak predstavujú, respektíve ponúkajú uhlíkovo negatívny spôsob výroby priemyselných chemikálií.

Michael Köpke z LanzaTech v Illinois spolu s kolegami donútil baktérie kmeňa Clostridium autoethanogenum (jeden z mála známych mikroorganizmov, vytvárajúcich etanol z oxidu uhoľnatého) produkovať acetón a isopropanol.

Baktérie požierajúce CO2

Celý postup prebiehal tak, že autori najskôr zozbierali 272 cukor požierajúcich kmeňov Clostridium, z ktorých následne získavali enzýmy, ktoré podľa všetkého zohrávali úlohu pri biosyntéze acetónu.

Následne sekvenovali gény pre 30 týchto enzýmov a ich kombináciu vložili do Clostridium autoethanogenum. Celkovo Köpke so svojimi kolegami vytvoril a otestoval 247 genetických variantov takto vzniknutých baktérií, pričom sledoval, ktoré z nich sú najlepšími producentmi chemikálií. Výsledkom sú kmene Clostridium autoethanogenum, ktoré dokážu premieňať emisie z priemyslu na acentón a isopropanol.

Takto upravené baktérie fermentujú oxid uhličitý zo vzduchu a vytvárajú spomínané chemikálie, objasňujú vedci.

„Predstavte si proces podobný vareniu piva. Namiesto použitia kvasiniek, ktoré konzumujú cukor na výrobu alkoholu však máme mikróby, ktoré konzumujú oxid uhličitý,“ uvádza Köpke.

Vedci tiež uvádzajú, že metóda posudzovania životného cyklu ukázala, že acetón a IPA vyrobené fermentáciou plynu, majú negatívnu uhlíkovú stopu na úrovni -1,78 kg CO2e na kilogram vyrobeného acetónu a -1,17 kg CO2e na kilogram vyrobeného isopropanolu.

Prehľad nástrojov a stratégií na zlepšenie výroby acetónu a IPA z odpadových plynov od koncepcie až po priemyselnú úroveň. Fungmin Eric Liew / Nature biotechnology et al.

Ak by táto výrobná metóda bola široko prijatá priemyslom, išlo by až o 160 % zníženie emisií skleníkových plynov, tvrdia v štúdii. Očakáva sa, že rovnakým spôsobom by sme mohli prinútiť aj ďalšie baktérie produkovať rôzne iné chemikálie.