Bacterias modificadas producen biocombustible alternativo para combustible de cohetes de alta energía.

Los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y el Instituto Joint BioEnergy han diseñado una bacteria para sintetizar pineno , un hidrocarburo producido por los árboles que podrían potencialmente reemplazar a los combustibles de alta energía , como JP -10, en los misiles y otras aplicaciones aeroespaciales. Con las mejoras en la eficiencia del proceso , el biocombustible podría complementar los suministros limitados de base de petróleo JP -10, y también podría facilitar el desarrollo de una nueva generación de motores más potentes . Mediante la inserción de las enzimas de los árboles en la bacteria , primer autor y graduado de Georgia Tech Stephen Sarria , trabajando bajo la dirección del profesor asistente Pamela Peralta - Yahya, impulsado la producción de pineno seis veces más que los esfuerzos anteriores de bioingeniería . Aunque será necesaria una mejora más dramática antes de dímeros pineno pueden competir con base de petróleo JP - 10 , los científicos creen que han identificado los principales obstáculos que se deben superar para alcanzar ese objetivo.

Financiado por los fondos de inicio de Georgia Tech concedidas al laboratorio de Peralta - Yahya y por el Departamento de la Oficina de Ciencia de Energía de EE.UU., la investigación se informó de 27 de febrero 2014 , en la revista ACS Synthetic Biology.

"Hemos hecho un precursor sostenible a un combustible táctica con una alta densidad de energía", dijo Peralta - Yahya, un profesor asistente en la Escuela de Química y Bioquímica y la Facultad de Ingeniería Química y Biomolecular en Georgia Tech . " Nos estamos concentrando en la fabricación de un combustible ' drop-in ' que se parece a lo que se está produciendo a partir del petróleo y puede encajar en los sistemas de distribución existentes. "

Los combustibles con alta densidad de energía son importantes en aplicaciones en las que la reducción del peso del combustible es importante. La gasolina utilizada para los automóviles de potencia y el diesel que se utiliza principalmente en camiones tanto contiene menos energía por litro que el JP -10. La disposición molecular del documento JP- 10 , que incluye múltiples anillos tensas de átomos de carbono , explica su mayor densidad de energía .

La cantidad de JP - 10 que se puede extraer de cada barril de petróleo es limitado , y las fuentes de compuestos potencialmente comparables tales como árboles no puede proporcionar mucha ayuda . La limitada oferta eleva el precio de la JP- 10 a alrededor de $ 25 por galón. Ese punto de precio da a los investigadores que trabajan en una alternativa de los biocombustibles una gran ventaja sobre los científicos que trabajan en la sustitución de la gasolina y el diesel.

" Si usted está tratando de hacer una alternativa a la gasolina, que están compitiendo contra 3 dólares por galón ", señaló Peralta - Yahya . " Eso requiere un proceso de optimización de largo. Nuestro proceso será competitivo con $ 25 por galón en un tiempo mucho más corto. "

Aunque muchas investigaciones han entrado en la producción de combustibles de etanol y bio - diesel , comparativamente poco trabajo se ha hecho sobre los reemplazos para la alta energía JP -10.

Peralta - Yahya y sus colaboradores se propusieron mejorar en los esfuerzos anteriores por el estudio de las enzimas alternativos que podrían ser insertados en la bacteria E. coli. Se establecieron en dos clases de enzimas - tres sintasas pineno (PS) y tres sintasas difosfato de geranilo ( GPPS ) - y experimentaron para ver qué combinaciones producen los mejores resultados.

Sus resultados fueron mucho mejores que los esfuerzos anteriores , pero los investigadores estaban desconcertados porque por un hidrocarburo distinto, enzimas similares producen más combustible por litro . Así que intentaron un paso adicional para mejorar su eficiencia. Se colocan las dos enzimas adyacentes el uno al otro en las células de E. coli , asegurando que las moléculas producidas por una enzima se pondría en contacto inmediatamente a la otra . Ello elevó su producción a 32 miligramos por litro - mucho mejor que los esfuerzos anteriores , pero todavía no es competitiva con base de petróleo JP -10.

Peralta - Yahya cree que el problema radica ahora con inhibiciones incorporados proceso que será más difícil de abordar.

"Hemos encontrado que la enzima estaba siendo inhibido por el sustrato , y que la inhibición fue dependiente de la concentración , " dijo ella. "Ahora necesitamos ya sea una enzima que no es inhibida a concentraciones elevadas de sustrato , o necesitamos una vía que es capaz de mantener bajas concentraciones de sustrato a lo largo de la carrera. Ambos son difíciles , pero no insuperables , los problemas . "

Para ser competitivos , los investigadores tendrán que aumentar su producción de pineno 26 veces. Peralta - Yahya dice que es dentro de la gama de posibilidades para la bioingeniería del E. coli.

"Aunque todavía estamos en los miligramos por litro de nivel , ya que el producto que estamos tratando de hacer es mucho más caro que el diesel o la gasolina significa que estamos relativamente cerca, " dijo ella.

Teóricamente , puede ser posible producir pineno a un costo más bajo que el de las fuentes a base de petróleo . Si eso se puede hacer - y si el biocombustible resultante funciona bien en estas aplicaciones - que podría abrir la puerta a los motores más ligeros y más potentes impulsadas por el aumento de los suministros de combustibles de alta energía. Dímeros pineno, que resultan de la dimerización de pineno , ya se ha demostrado que tienen una densidad de energía similar a la de JP - 10.

Publicado por Gerardo Partida Guzmán 146861

Fuente: Georgia Institute of Technology