Mucize gibi Gelişme! Toprak Bakterilerinden Yenilenebilir Jet Yakıtı Üretiliyor
Sonunda, havacılık yakıtına iyi bir alternatif.
Son zamanlarda, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan bir araştırmacı ekibi, streptomyces cinsine ait yaygın olarak bulunan toprak bakteri türlerinden, başarılı bir şekilde alternatif jet yakıtı elde etti.
1999’da Amerikan Petrol Enstitüsü (APA), Dünya’nın petrol rezervlerinin 2062 ile 2094 arasındaki herhangi bir zamanda kuruyabileceğini öne süren bir rapor yayınladı. Buna karşılık, Stanford Üniversitesi’nin Millennium Alliance for Humanity and the Biosphere (MAHB) kuruluşu tarafından 2019 yılında yapılan bir araştırmaya göre, dünyanın petrolu çok daha erken, yani 2054’te bitecek. Uçakların uçmadığı, jetlerin ulusal sınırları korumadığı, malların sevk edilmediği ve petrol olmadığı için roketlerin Dünya’dan ayrılamadığı bir dünya hayal edin.
Küresel havacılık, denizcilik ve uzay endüstrileri petrolle çalıştığından, petrolün tükenmesi dünya çapında kaosa yol açabilir. Tükenmeyi unutun; petrol kıtlığı şimdiden dünya genelinde akaryakıt fiyatlarında eşi görülmemiş bir artışa neden oluyor.
Bu nedenle birçok endüstri ve bilim insanı sürekli olarak fosil yakıtlara, özellikle de petrole (en başta bitmesi muhtemel olduğu için) alternatif olarak hizmet edebilecek yenilenebilir enerji kaynakları arıyor. Bu yönde atılan önemli bir adım, Lawrence laboratuvarındaki bilim adamları tarafından bakteri güdümlü yenilenebilir jet yakıtı üretimidir.
Bilim İnsanları Streptomyces’ten Naasıl Jet Yakıtı Üretti?
Havacılık gazyağı, benzin veya dizel gibi fosil yakıtlar yakıldığında, büyük miktarlarda enerji üretilir ve bu enerji bir aracın motoruna güç sağlar. Fosil yakıtlarla ilgili birçok sorundan biri, Dünya yüzeyinin altında oluşmasının milyonlarca yıl sürmesidir. Berkley’deki araştırma ekibi, yeniden oluşması için milyonlarca yıl beklemek zorunda kalmayacakları bir yakıt üretmeye çalışıyordu.
O sırada, California Üniversitesi’nde kimya mühendisliği profesörü olan Jay Keasling, araştırmacı Pablo Cruz Morales (çalışmanın baş yazarı ve Lawrence laboratuvarında proje bilimcisi) ile bağlantı kurdu ve ona kendisinin ve ekibinin Jawsamisin isimli bir molekülü üretip üretemeyeceğini sordu. Pablo daha önce streptomyces bakterileri ile çalışmıştı, bu nedenle Jawsamycin isimli molekülün streptomyces bakterilerinin bedenindeki metabolik reaksiyonlar nedeniyle doğal olarak üretilen bir molekül olduğunu biliyordu.
Keasling, Pablo’ya molekülün muazzam miktarda enerji salma potansiyeline sahip olduğunu ve “bunun patlamaya hazır bir fikir olacağını” söyledi. Bunu dinleyen Pablo ve ekibi fikir üzerinde çalışmaya başladı. Streptomyces coelicolor bakterilerini şekerler, tuzlar ve bazı amino asitler içeren bir kültür suyunda düzenlediler. Daha sonra bakterileri topladılar, parçaladılar ve vücutlarında üretilen yağlı fraksiyonları (Jawsamisin ile benzer moleküller içeren) ayırdılar. Sonunda, yağları esterleştirmeye karar verdiler ve yeni bir tür biyoyakıt hazırdı.
Jawsamycin ile benzer şekilde işlev gören laboratuvarda sentezlenen moleküller, Pablo ve meslektaşları tarafından “fuelimycin” olarak adlandırılır. Biyoyakıtlarının geleneksel yakıta göre avantajları ve dezavantajları sorulduğunda, Pablo şunları söyledi: “Yakıtımız yenilenebilir süreçler kullanılarak üretilebilir, geleneksel yakıtlar ise petrolden elde edilir. Bizimki de daha fazla enerji depolayabilir, böylece doğru ölçekte üretildiğinde daha verimli olabilirler.”
Ek olarak, “Dezavantajı, hala ekonomik olarak uygulanabilir büyük ölçekli bir üretim yöntemi geliştirmemiz gerekiyor. Küresel ekonomi, fosil yakıtların etrafında inşa edildiğinden onlarla rekabet etmek zor. Ancak bu değişecek, gezegenimizin iklimi değişiyor ve bu süreci yavaşlatmak için fosil yakıtları kullanmayı bırakmamız gerekiyor.”
Fuelimycin Molekülünün Güçlü Kimyası
Bakteriler şeker veya amino asitlerle beslendiğinde, doğal Jawsamisin, streptomyces gövdesinde üretilen ve daha sonra bunları sindirim sırasında siklopropan halkalarından (üçgen şekilli üç karbon halkası) oluşan moleküllere dönüştüren bir moleküldür. Araştırmacılara göre, Jawsamycin oluşum süreci, insan vücudundaki yağın oluşumuna benzer. Yine de, farkı yaratan yüksek enerjili siklopropan halkalarıdır.
Yağ, vücutta aşırı glikozun (altı karbonlu bir molekül) glikojen olarak birikmesi sonucu oluşur. Altı karbon molekülüne kıyasla, üçgen şekilli üç karbonlu moleküller, oluşumları için daha fazla enerji gerektirir. Bunu daha net açıklayan Pablo, “Normal açıda olan bağlarınız, açık bir karbon zinciriniz varsa, karbonlar esnek olabilir ve rahatlar. Diyelim ki onları altı karbonlu bir halka haline getirdiniz – hala hareket edebilir ve biraz dans edebilirler. Ancak üçgen şekli bağların bükülmesine neden oluyor ve bu gerilimin oluşması için enerji gerekiyor.”
Jawsamisin ve fuelimycin moleküllerinin üretimi, poliketid sentez adı verilen bir enzim tarafından kolaylaştırılır. Poliketid sentezler, insan ve diğer birçok organizmada yağlı bileşikler üreten yağ asidi sentezlerine benzeyen çoklu enzimatik komplekslerdir. Araştırmacılar, çalışmaları sırasında poliketid sentez enziminin etkisinin yüksek enerjili siklopropan halkasını oluşturduğunu fark etti.
Biyoyakıtlarının gelecekte jetlere, uçaklara ve hatta roket yakıtına güç sağlayabileceğine inanıyorlar, ancak bunu mümkün kılmak için daha fazla araştırma gerekiyor. Biyoyakıt çalışmalarıyla ilgili gelecek planları sorulduğunda Pablo, “Sonraki adımlar, bakterilerin bu üründen daha fazla üretmesini sağlamak ve ürünü roket ve havacılık, nakliye gibi daha geniş bir uygulama yelpazesi için kullanılabilecek şekilde daha fazla değiştirmek.”
Kaynak: Interesting Engineering
Çevirmen: Yasemin Aydın
Nükleer Enerjili ve 5000 Yolcu Kapasiteli “Uçan Otel” Tasarımı Tartışma Yarattı
Nükleer Enerjili ve 5000 Yolcu Kapasiteli “Uçan Otel” Tasarımı Tartışma Yarattı
Mucize gibi Gelişme! Toprak Bakterilerinden Yenilenebilir Jet Yakıtı Üretiliyor/Mucize gibi Gelişme! Toprak Bakterilerinden Yenilenebilir Jet Yakıtı Üretiliyor