Какими бы эффективными ни были ископаемые виды топлива, их влияние на планету невозможно переоценить. Теперь исследователям удалось настроить бактерии напрямую производить новое биотопливо с плотностью энергии значительно выше, чем у реактивного топлива.
Молекулы-кандидаты на новое топливо известны как полициклопропанированные метиловые эфиры жирных кислот (POP-FAME) и состоят из семи наборов циклопропановых колец.
Это кольца из трех атомов углерода, соединенных в треугольные формы, что заставляет связи образовывать угол 60 градусов. Деформации этого острого угла содержат высокую потенциальную энергию, которая может выделяться при сгорании.
Исследователи идентифицировали естественные бактерии, продуцирующие циклопропан, в семействе Streptomyces, а затем скопировали связанные кластеры генов в другие бактерии, которые более удобны для лабораторных исследований.
Конечным результатом стали молекулы POP-FAME, которые команда ученых назвала фулемицинами. Для превращения их в готовое к сжиганию топливо требуется всего один дополнительный этап химической обработки.
Затем ученые из Sandia National Labs провели компьютерное моделирование полученных видов топлива, чтобы оценить их свойства по сравнению с обычными видами топлива.
Анализ показал, что новое топливо будет безопасным и стабильным при комнатной температуре и будет иметь плотность энергии более 50 мегаджоулей на литр (МДж/л). Это огромное увеличение по сравнению с существующими видами топлива: плотность энергии бензина составляет около 32 МДж/л, в то время как обычное реактивное и ракетное топливо достигает максимума около 35 МДж/л.
Такая повышенная плотность энергии может помочь транспортным средствам проехать дальше на одном баке или уменьшить количество топлива, необходимого для запуска ракет, сэкономив больше места и веса для груза. В то же время производство топлива из бактерий снижает его воздействие на окружающую среду.
«Бактерии обеспечивают путь к высокоэнергетическому топливу, которое до этой работы можно было производить только из нефти с использованием высокотоксичного процесса синтеза», — сказал Джей Кислинг, руководитель проекта.
«Поскольку это топливо будет производиться из бактерий, питаемых растительным веществом, которое производится из углекислого газа, извлеченного из атмосферы, их сжигание в двигателях значительно уменьшит количество добавленного парникового газа по сравнению с любым топливом, полученным из нефти».
Конечно, это биотопливо еще не совсем готово к использованию. Исследователям нужно найти способы производить большее количество топлива, чтобы его можно было протестировать в двигателях, разработав процесс на более эффективных штаммах бактерий. Они также планируют изучить способы создания молекул разной длины для разных целей.
«Мы работаем над настройкой длины цепочки для конкретных приложений», — сказал Эрик Сандстром, автор исследования.
«Топливо с более длинной цепью будет состоять из твердых веществ, хорошо подходящих для определенных видов ракетного топлива, более короткая цепь может быть лучше для реактивного топлива, а в середине может быть молекула, альтернативная дизельному топливу».
Источник:
