Бактериальное топливо может превзойти ракетное по эффективности

Новости МирТесен

Почвенные микроорганизмы способны производить особое органическое соединение, обладающее уникальной структурой, которое может послужить перспективным топливом для будущего.

Нефть, газ и уголь, известные как ископаемое топливо, обеспечивают движение автомобилей, полеты самолетов и плавание судов. Тем не менее, процессы добычи, переработки и использования этого ресурса оказывают значительное негативное воздействие на экологию. Для уменьшения этого вреда одним из подходов является повышение эффективности топлива, то есть получение большего количества энергии при сжигании того же его объема. Решением этой задачи могут стать обычные почвенные бактерии, а также ферменты, необходимые для их производства. Подробности об этом представлены в статье, опубликованной в журнале Joule.

«В химии соединения, образование которых требует затраты энергии, при разложении высвобождают энергию», — говоритзаявил Пабло Круз–Моралес (Pablo Cruz-Morales), один из авторов исследования. Именно эта особенность привлекла внимание ученых к аномальным молекулам, производимым некоторыми бактериями. Речь идет об органических соединениях с добавлением нескольких треугольных структур циклопропана – полициклизированных жирных кислотах. В отличие от циклов, состоящих из пяти или шести атомов углерода (например, бензол), эти трехчленные структуры характеризуются высоким напряжением и требуют значительных усилий для их формирования. Это свойство обуславливает высокую энергетическую емкость этих соединений.

Наличие подобных треугольных образований в молекуле циклопропана является крайне необычным явлением. Проанализировав геномные последовательности бактерий, способных создавать подобные соединения, исследователи выявили белки, ответственные за синтез этих структур – ферменты, относящиеся к классу поликетидсинтаз (ПКС). Стрептомицеты, производящие джосамицин, вызвали особый интерес ( jawsamycin), как средство для подавления роста грибков. Название «джосамицин» отсылает к известному фильму ужасов «Челюсти», поскольку его молекулярная структура содержит несколько треугольных колец, визуально напоминающих зубы акулы и формирующих подобие челюстей.

Модификация белка ПКС позволила авторам значительно увеличить его эффективность – производительность возросла более чем в 20 раз. Это преобразовало микроорганизмы в «живые фабрики» для производства джосамицина. По мнению исследователей, полученное топливо может быть в разы эффективнее существующих: его энергетическая плотность достигает 50 мегаджоулей на литр, что превышает показатели любого современного топлива, включая ракетное. В настоящее время ученые работают над масштабированием процесса, стремясь организовать хотя бы экспериментальное производство.