تولید سوخت مایع با الهام از موریانه‌ها!

به گزارش پارس به نقل از ایسنا، تحقیقات جدید نشان می دهد چگونه موریانه های دریایی که چوب را هضم می کنند می توانند کلید تولید سوخت های عاری از کربن از ضایعات باشند. این موریانه ها از چوب که هضم آن دشوار است، تغذیه می کنند.

محققان در حال مطالعه آنزیمی موجود در این حشرات هستند که می تواند نشان دهنده چگونگی شکستن چوب به قندهای ساده در بدن آن ها باشد.

این موضوع منجر به یافتن شیوه ای برای تبدیل ضایعاتی مانند کاغذ، تراشه چوب و کاه به سوخت مایع می شود.

اعضای تیم تحقیقاتی از دانشگاه همفشایر انگلستان، لابراتوار ملی انرژی تجدیدپذیر و چند مرکز دیگر بودند.

این دانشمندان از تحلیل بیوشیمیایی پیشرفته و تکنیک های تصویربرداری اشعه ایکس برای تعیین ساختار و کارکرد آنزیم مورد استفاده این موریانه بهره بردند.

برای تولید سوخت مایع از زیست توده چوبی، پلی ساکاریدها (پلیمرهای قند) که این مواد را تشکیل می دهند، باید به قندهای ساده شکسته شوند. این قندها سپس برای تولید سوخت زیستی مایع تهییج می شوند.

شیوه های کنونی شکستن زیست توده های چوبی بسیار گران هستند، بنابراین دانشمندان درحال مطالعه ارگانیسم های طبیعی هستند که می توانند چوب را هضم کنند. آن ها این تحقیقات را به امید طراحی فرایندهای صنعتی اجراکننده همین عمل انجام می دهند و موریانه دریایی یکی از این ارگانیسم های مورد هدف آن هاست.

موریانه های دریایی برخلاف دیگر حیوانات، دارای سیستم گوارشی عاری از میکروب هستند و بنابراین از کمک میکروبی در هضم چوب برخوردار نیستند.

این امر امکان شناسایی مجموعه کوچک تری از آنزیم های گوارشی را در مقایسه با حیواناتی که با میکروب ها عمل می کنند، ارائه می دهد.

دانشمندان با بررسی ژن های بیان شده در سیستم های گوارشی تحت مطالعه، دریافتند که ۲۵ درصد از این ژن ها glycosyl hydrolases (آنزیم هایی که پلی ساکاریدها را به قندهای ساده تبدیل می کنند) را کدگذاری می کنند.

دانشمندان حاضر در این پروژه این سلولز کدبندی کننده را برای تولید مقادیر کافی آنزیم با هدف توصیف آن در سطوح ساختاری و بیوشیمایی، در یک قارچ بیان کردند.

مطالعات بیوشیمایی سرعت تبدیل سلولز به قندهای ساده را تحت شرایط متنوع اندازه گیری کرد.

این تحقیقات همچنین شامل ساختن بلورهایی از پروتئین و شات کردن پرتوهای قدرتمند اشعه ایکس به آن ها بود.

محققان سپس پراکندگی اشعه ایکس را ضبط کردند و تصویر سه بعدی از آن چه آنزیم در جزئیات اتمی به نظر می سد، را برای کمک به درک چگونگی شکستن سلولز طراحی کردند.

آن ها در مرحله بعد، این بلورها را به سنکروترون Diamond در انگلستان منتقل کردند و داده هایی را به دست آوردند که با کمک آن موقعیت هر اتم منفرد را در این آنزیم تجسم بخشیدند.

این تیم سپس از ابررایانه های قدرتمند برای مدلبندی آنزیم در حال فعالیت استفاده کردند.

تمامی این مطالعات چگونگی هضم شدن زنجیره های سلولزی را به گلوکز آشکارسازی کرد.

آنزیم مزبور نخستین آنزیم حیوانی از این دست است و بررسی های دقیق تر تقاوت های ساختاری منحصربه فرد آن را نشان می دهد.

این آنزیم دارای سطحی بی نهایت اسیدی است و این یکی از مشخصه هایی است که در هضم چوب به آن کمک می کند.

تیم تحقیقاتی آنزیم را به یک میکروب صنعتی منتقل کرد که می تواند آن را در کمیت های بزرگ تولید کند.