Bagaimana mikroba pecinta gula dapat membantu menggerakkan mobil masa depan

  • Whatsapp


Kedengarannya seperti alkimia modern: Mengubah gula menjadi hidrokarbon yang ditemukan dalam bensin.

Tapi itulah yang telah dilakukan para ilmuwan.

Di dalam sebuah studi di Kimia Alam, para peneliti melaporkan memanfaatkan keajaiban biologi dan kimia untuk mengubah glukosa (sejenis gula) menjadi olefin (sejenis hidrokarbon, dan salah satu dari beberapa jenis molekul yang membentuk bensin).

Proyek ini dipimpin oleh ahli biokimia Zhen Q. Wang di University at Buffalo dan Michelle CY Chang di University of California, Berkeley.

Bakteri rekayasa genetika dapat mengubah glukosa menjadi asam lemak, yang kemudian dapat diubah menjadi hidrokarbon yang disebut olefin. Untuk menumbuhkan bakteri semacam itu, para ilmuwan menambahkan mikroba ke dalam labu berisi nutrisi (kaldu kuning) dan mengocoknya dalam inkubator untuk mendorong aliran oksigen, seperti yang digambarkan di sini. Kredit gambar: Douglas Levere / Universitas di Buffalo

Makalah ini menandai kemajuan dalam upaya menciptakan biofuel yang berkelanjutan.

Olefin terdiri dari persentase kecil molekul dalam bensin seperti yang saat ini diproduksi, tetapi proses yang dikembangkan tim kemungkinan dapat disesuaikan di masa depan untuk menghasilkan jenis hidrokarbon lain juga, termasuk beberapa komponen bensin lainnya, kata Wang. Dia juga mencatat bahwa olefin memiliki aplikasi non-bahan bakar, seperti yang digunakan dalam pelumas industri dan sebagai prekursor untuk membuat plastik.

Proses dua langkah menggunakan mikroba pemakan gula dan katalis

Untuk menyelesaikan penelitian, para peneliti mulai dengan memberi makan glukosa ke strain E. coli yang tidak membahayakan kesehatan manusia.

“Mikroba ini adalah pecandu gula, bahkan lebih buruk dari anak-anak kita,” canda Wang.

NS E. coli dalam percobaan yang direkayasa secara genetik untuk menghasilkan suite empat enzim yang mengubah glukosa menjadi senyawa yang disebut asam lemak 3-hidroksi. Saat bakteri mengkonsumsi glukosa, mereka juga mulai membuat asam lemak.

Untuk menyelesaikan transformasi, tim menggunakan katalis yang disebut niobium pentoksida (Nb2O5) untuk memotong bagian asam lemak yang tidak diinginkan dalam proses kimia, menghasilkan produk akhir: olefin.

Para ilmuwan mengidentifikasi enzim dan katalis melalui trial and error, menguji molekul yang berbeda dengan sifat yang cocok untuk tugas yang ada.

“Kami menggabungkan biologi apa yang dapat melakukan yang terbaik dengan kimia apa yang dapat melakukan yang terbaik, dan kami menggabungkannya untuk menciptakan proses dua langkah ini,” kata Wang, PhD, asisten profesor ilmu biologi di UB College of Arts and Sciences . “Dengan menggunakan metode ini, kami dapat membuat olefin langsung dari glukosa.”

Glukosa berasal dari fotosintesis, yang mengeluarkan CO2 dari udara

Strain E. coli yang tidak membahayakan kesehatan manusia tumbuh dalam botol penuh nutrisi (kaldu kuning). Dalam sebuah penelitian, para ilmuwan merekayasa genetika E. coli tersebut untuk mengubah glukosa menjadi kelas asam lemak, yang kemudian diubah tim menjadi hidrokarbon yang disebut olefin. Kredit gambar: Douglas Levere / Universitas di Buffalo

“Membuat biofuel dari sumber daya terbarukan seperti glukosa memiliki potensi besar untuk memajukan teknologi energi hijau,” kata Wang.

“Glukosa diproduksi oleh tanaman melalui fotosintesis, yang mengubah karbon dioksida (CO2) dan air menjadi oksigen dan gula. Jadi karbon dalam glukosa – dan kemudian olefin – sebenarnya berasal dari karbon dioksida yang telah ditarik keluar dari atmosfer,” jelas Wang.

Penelitian lebih lanjut diperlukan, bagaimanapun, untuk memahami manfaat dari metode baru dan apakah itu dapat ditingkatkan secara efisien untuk membuat biofuel atau untuk tujuan lain. Salah satu pertanyaan pertama yang perlu dijawab adalah berapa banyak energi yang dikonsumsi oleh proses produksi olefin; jika biaya energi terlalu tinggi, teknologi perlu dioptimalkan agar praktis dalam skala industri. Ilmuwan juga tertarik untuk meningkatkan hasil. Saat ini, dibutuhkan 100 molekul glukosa untuk menghasilkan sekitar 8 molekul olefin, kata Wang. Dia ingin meningkatkan rasio itu, dengan fokus pada membujuk E. coli untuk menghasilkan lebih banyak asam lemak 3-hidroksi untuk setiap gram glukosa yang dikonsumsi.

Sumber: Universitas Negeri New York di Buffalo



Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.