Forskare vid University of South Florida utnyttjar kraften i mänsklig fysiologi för att omvandla växthusgaser till användbara kemiska föreningar – en metod som kan bidra till att minska det industriella beroendet av petroleum och minska vårt koldioxidavtryck.

Den nya biologiskt baserade tekniken, publiceras i Naturens kemiska biologi , utvecklades av USF professor Ramon Gonzalez, Ph.D., och hans forskargrupp. Den använder det mänskliga enzymet, 2-hydroxiacyl-koenzym A-lyas (HACL), att omvandla specifika enkolsmaterial (C1) till mer komplexa föreningar som vanligtvis används som byggstenar för ett oändligt antal konsument- och industriprodukter.

"I människor, detta enzym bryter ned grenade fettsyror, ", sade Gonzalez. "Den bryter i princip ner långa kolkedjor till mindre bitar. Vi behövde det för att göra tvärtom. Så, vi konstruerade processen för att fungera omvänt – vi tog enstaka kolmolekyler och omvandlade dem till större föreningar.

Genom att manipulera DNA som kodar för enzymet, forskare kan infoga det modifierade enzymet i E. coli-mikroorganismer, som fungerar som värdar. När dessa mikrober introduceras till C1-råvara, som metanol, formaldehyd, formatera, koldioxid och metan, en metabolisk bioomvandlingsprocess äger rum, omvandla molekylerna till mer komplexa föreningar.

Denna forskning representerar ett betydande genombrott inom biologiskt baserad kolomvandling och har potential att omvandla nuvarande petrokemiska processer samt minska mängden växthusgas som släpps ut i atmosfären vid råoljeproduktion.

"När råolja pumpas upp ur marken, det kommer med mycket tillhörande gas, " sa Gonzalez. "En stor del av tiden, att gas bränns av genom fackling och släpps ut i atmosfären. Vi ser den gasen som en bortkastad resurs."

Genom sitt arbete, Gonzalez tror att han och hans team har konstruerat en metod för att utnyttja den bortkastade resursen på ett sätt som är ekonomiskt genomförbart och lockande för oljetillverkarna.

Just nu, de allra flesta oljeproduktionsanläggningar använder fackling för att bränna av gas som metan. Även om den processen är slösaktig, enligt Gonzalez, det är också ineffektivt och leder till utsläpp av överskott, oförbränd metan till atmosfären samt ytterligare koldioxid som produceras genom förbränningsprocessen.

Genom att implementera den USF-utvecklade tekniken, oljeproducenter kunde inte bara bättre hantera sin påverkan på miljön utan också börja producera värdefulla kemiska föreningar som etylenglykol och glykolsyra – molekyler som används vid tillverkning av plast, kosmetika, polymerer, rengöringslösningar och mycket mer.

Traditionellt, byggstenarna för dessa produkter är tillverkade av petroleum. Så, samtidigt som biokonverteringsmetoden skulle bidra till att minska utsläppen av växthusgaser, det har också potentialen att minska det övergripande beroendet av petroleum – flera fördelar som Gonzalez hoppas kommer att locka tillverkare att utforska att anta deras process.

"Medan den här studien beskriver den övergripande vetenskapen som gör allt detta möjligt, vi arbetar för närvarande med partners i den privata sektorn för att försöka implementera vår teknik, " Sa Gonzalez. "Det är spännande att kunna ta det här projektet från dess första början hela vägen till industriell implementering och förhoppningsvis ha en meningsfull inverkan på inte bara industrin utan även på miljön."