كشف بحث جديد منشور في مجلة Chemistry – a European Journal عن طريقة ذات كفاءة عالية لتحويل قصب السكر إلى وقود مستدام يصلح للطائرات.
ووجد باحثو جامعة كوينزلاند UQ طريقة يمكن من خلالها تحويل قصب السكر بكفاءة أكبر إلى لبنة أساسية من وقود مستدام للطائرات ومنتجات أخرى.
من خلال التركيز على إنزيم معين، قام فريق UQ بالتعاون مع الجامعة التقنية في ميونيخ (TUM) بتسريع أبطأ خطوة في معالجة السكر إلى مادة كيميائية تسمى الأيزوبوتانول.
إيزوبوتانول هو مركب عضوي من فصيلة كحولات الألكانات، ويكون على شكل سائل عديم اللون.
قال البروفيسور جاري شينك من كلية الكيمياء والعلوم البيولوجية الجزيئية في جامعة كوينزلاند إن الأيزوبوتانول من مصدر متجدد يمكن استخدامه في صناعة الوقود والبلاستيك والمطاط والمضافات الغذائية.
قال البروفيسور شينك: “إن بحثنا في هذا الإنزيم المعين يعني أنه يمكننا تسريع معدل إنتاج وإنتاجية الأيزوبوتانول من قصب السكر، مما يمكن الشركات المصنعة الحيوية في نهاية المطاف من صنع منتجات متنوعة على نطاق مستدام وفعال”.
وأضاف: “عادة أثناء عملية التصنيع الحيوي، يتم استخدام خلايا مثل الخمائر كمنصة إنتاج، ولكن في بحثنا تم استخدام عدد صغير فقط من إنزيم ديهيدراتاز الخاص بحمض السكر”.
وتابع: “إن وجود إنزيمات محولة للسكر تعمل خارج بيئة خلوية يعني أنه يمكننا تجاوز العديد من مخاطر طرق التصنيع الحيوي التقليدية القائمة على الخلايا، وقد أدى ذلك إلى غلة أعلى بكثير من الأيزوبوتانول مع عدد أقل من المنتجات الجانبية غير المرغوب فيها.”.
ينتج عن إنتاج الأيزوبوتانول القائم على الخلايا، حوالي 25 جراما من السكر لكل لتر من زراعة الخلايا السائلة، ولكن في دراسة UQ، أنتجت الطريقة الخالية من الخلايا ما لا يقل عن 10 أضعاف هذه الكمية.
قال البروفيسور شينك: “إن الطريقة الخالية من الخلايا تمنح الشركات المصنعة الحيوية مزيدا من التحكم وتؤدي إلى عوائد أعلى بكثير، مما يعني عائدا أعلى على استثماراتها ومنتجا أكثر استدامة- إنه مربح للجانبين”.
وتابع: “كان أحد القيود في إنشاء منتجات سائبة مثل وقود مستدام للطائرات مع عملية خالية من الخلايا هو توافر ما يكفي من الإنزيمات، لكن التطورات في هندسة الإنزيمات وإنتاجها تعني أن الإنتاج على نطاق واسع يمكن تحقيقه الآن”.
وقال البروفيسور داميان هاين من تحالف كوينزلاند للزراعة والغذاء في جامعة كوينزلاند إن البحث أثبت الإمكانات الهائلة للتصنيع الحيوي الخالي من الخلايا.
وقال: “في حين كانت هناك قيود تجارية على إنتاج الإنزيمات، لدينا الآن أدلة كافية لإظهار أن التصنيع على نطاق واسع باستخدام عملية الإنزيمات الخالية من الخلايا قابل للتطبيق تجاريا ويجب أن يلعب دورا رئيسيا في التصنيع الحيوي في المستقبل”.
اقرأ أيضًا.. الطيران الأخضر.. خطة عالمية للتحول إلى وقود مستدام وحيوي .. أين مصر منها؟
وقود مستدام وحيوي
تندرج الأبحاث الجارية الآن حول تحويل قصب السكر لـ وقود مستدام، ضمن تجارب إنتاج الوقود الحيوي، لاستخدامه في القطاعات كثيفة الكربون مثل النقل الجوي.
الوقود الحيوي هو وقود مستدام ومستمد من الكائنات الحية سواء النباتية أو الحيوانية منها. وهو أحد أهم مصادر الطاقة المتجددة، على خلاف غيرها من الموارد الطبيعية مثل النفط والفحم الحجري وكافة أنواع الوقود الإحفوري والوقود النووي.
يعد الطيران واحدًا من أبرز القطاعات التي يجب معالجتها بالتحول للوقود الحيوي، للحد من الغازات المسببة للاحتباس الحراري، فعلى الرغم من أن الانبعاثات الكربونية الناتجة عن الطيران تبلغ فقط 2.5% من إجمالي الانبعاثات العالمية وفق احصائيات عام 2018 إلا أن تلك النسبة ارتفعت بحوالي 32% خلال الفترة ما بين عامي 2013 و2018.
أثناء الطيران، تنبعث من الطائرات جزيئات وغازات مثل غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) وبخار الماء والهيدروكربون وأول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت والرصاص والكربون الأسود، وتتفاعل هذه الانبعاثات مع نفسها ومع الغلاف الجوي.
فذاك الشريط الدخانى النفاث الأبيض الذي ينبعث من الطائرة المحلقة فى جو بارد ورطب، هو عبارة عن ماء مكثف يمتزج بجزيئيات الغازات الساخنة والناتجة عن احتراق وقود الكيروسين العادى، والتى تتفاعل مع الغازات المحيطة من نيتروجين وكبريت مسببة زيادة ملموسة فى غازات الاحتباس الحرارى، أبرزها ثاني أكسيد الكربون.
يعد استخدام الوقود الحيوي كوقود للطائرات والمركبات أحد أهم الحلول لمواجهة تغير المناخ وتقليل الانبعاثات المسببة للاحتباس الحراري.
تابعنا على نبض