Genetski inženjeri nagovorili su bakterije da naprave visokoenergetsko biogorivo pinen.
U nastojanju da pokrenu stvari prema nebu na održiviji način, istraživači su nagovorili bakterije da proizvedu vrlo zapaljivi spoj pod nazivom pinen. Četinari prirodno izlučuju tvari u svojoj smoli, posuđujući biljkama dio njihovog prepoznatljivog mirisa. Pinene* se također može usporediti sa svojstvima JP-10 – tekućeg raketnog goriva koje se široko koristi za komercijalna i vojna lansiranja.
Dakle, vrlo brzo bi raketa ili projektil koji leti iznad mogao izbaciti ispušne plinove koji mirišu na borove.
JP-10 a druga energetski gusta raketna goriva dobivaju se iz nafte i nisu jeftina. (Cijena JP-10 je oko 25 USD po galonu i raste kako potražnja za naftom raste.) U međuvremenu, nijedno biogorivo danas se ne može natjecati s tradicionalnim raketnim gorivima na tržištu. Iako etanol dobiven iz kukuruza, na primjer, može manje-više zamijeniti benzin, čak i ovo drugo i energičnije gorivo ima oko 20 posto manje snage po galonu od JP-10.
Proboj u biogorivu kompatibilnom s raketama dogodio se 2011. Tada je Mornarica je otkrila kemikalije koje povezuju, ili dimeriziraju, dvije molekule pinen u gorivo sa svojstvima sličnim JP-10. Međutim, budući da izravnavanje borovih šuma kako bi se izvuklo malo pinena nije praktično, istraživači su od tada tražili alternativne metode proizvodnje.
Novi istraživački napor – zajednički pothvat Georgia Tech-a i Zajedničkog instituta za bioenergiju Ministarstva energetike – temelji se na radu mornarice prebacujući sintezu pinena na bakterije. Grupa je genetski modificirana E. coli bakterije za proizvodnju proteina četinjača koji sastavljaju pinen.
Stephen Sarria i Pamela Peralta-Yahya, dvoje istraživača Georgia Tech-a koji su surađivali na novom radu objavljenom u ACS sintetička biologija, pokvario proces za Popularna znanost u četiri koraka:
Prvo su istraživači odabrali dvije skupine enzima – pinenske sintaze i geranil difosfat sintaze – za proizvodnju molekula pinena. Drugo, u DNK su umetnuli gene koji kodiraju enzime E. coli (odabrano jer je to jedna od najlakših bakterija za genetski inženjering). Treće, tim je uzgojio bakterije u velikim fermentorima, "vrlo slično načinu na koji biste radili pivo", rekao je Peralta-Yahya. Nakon završetka proizvodnje pinena, upotrijebili su kemikalije koje je otkrila mornarica za dimerizaciju molekula pinena u gorivo spremno za rakete.*
Ova nova metoda proizvodnje pinena vođena bakterijama je šest puta bolja od bilo kojeg drugog biološkog procesa, ali je prinos još uvijek prilično nizak. "Upravo sada vidimo oko 1 posto teoretskog prinosa", rekla je Peralta-Yahya. "Da bismo bili komercijalno konkurentni, moramo doseći oko 26 posto teorijskog prinosa."
Najveća prepreka za tim trenutno je sama pinen sintaza. I produkt enzima, pinen, i njegovi partnerski enzimi, sinteza geranil difosfata, inhibiraju aktivnost stvaranja pinena. Peralta-Yahya kaže da postoje dva načina za rješavanje problema: ili izraditi novu vrstu pinen sintaze ili smanjiti koncentraciju geranil difosfat sintaze.
Za sada, tim isprobava obje metode u nadi da će napraviti "drop-in" biogorivo koje je jeftinije i više održiva opcija za lansiranje raketa ili projektila bez mijenjanja motora ili postojećeg infrastruktura.
Ispravak: Dimeri pinena imaju sličnu visoku gustoću energije kao JP-10, a ne pinen.
Ispravak: istraživanje mornarice uvelo je tehniku za dimerizaciju pinena, ali istraživački tim nije nastavio s dimerizacijom pinena u svojim eksperimentima.
