• Temmuz 13, 2022

Bilim insanları bakteriden jet yakıtı üretmeyi başardı

Bilim insanları bakteriden jet yakıtı üretmeyi başardı

Bilim insanları toprak bakterilerinden yenilenebilir jet yakıtı üretmeyi başardı. Mucize olarak değerlendirilen çalışma havacılık yakıtına iyi bir alternatif oluşturabilir.

Dünya genelinde artan fiyatlar ve etkisini her geçen gün daha da hissettiren iklim krizi alternatif yakıt arama çalışmalarını artırmış durumda. Bu çalışmalar kapsamında ABD Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı bünyesinde araştırmacılar toprakta yaygın şekilde bulunan bir bakteri türünden jet yakıtı üretti. Çalışmada elde edilen biyoyakıtın, geleneksel yakıta kıyasla daha fazla enerji ve verim sunduğu belirtiliyor.

Son zamanlarda, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndaki bir araştırmacı ekibi, streptomyces cinsine ait yaygın olarak bulunan toprak bakteri türlerinden alternatif jet yakıtı üretme sürecini başarıyla tamamladı.

1999’da Amerikan Petrol Enstitüsü (APA), Dünya’nın petrol rezervlerinin 2062 ile 2094 arasında herhangi bir zamanda kuruyabileceğini öne süren bir rapor yayınladı. Buna karşılık, Stanford Üniversitesi’nin Millennium Alliance for Humanity and the Biosphere (MAHB) tarafından 2019 yılında yapılan bir araştırma, dünyanın petrolünün çok daha erken, yani 2054’te biteceğini tahmin ediyor.

Uçakların uçmadığı, jetlerin koruma sağlamadığı 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 benzeri görülmemiş bir artışa neden oluyor. Son zamanlarda, ABD’nin çeşitli eyaletlerindeki gaz fiyatları, tüm zamanların en yüksek seviyesi olan galon başına 5 doları aştı.

Streptomyces bakterisi. Pablo Morales-Cruz

Bu nedenle birçok endüstri ve bilim insanı sürekli olarak fosil yakıtlara, en başta bitmesi muhtemel olduğu için özellikle de petrole alternatif olabilecek yenilenebilir enerji kaynakları aramakta. Lawrence laboratuvarındaki bilim insanları tarafından bakteri güdümlü yenilenebilir jet yakıtı üretimi Bu yönde atılan önemli bir adım.

Bilim insanları streptomyces’ten nasıl jet yakıtı üretti?

Havacılık keroseni (jetlerde ve uçaklarda kullanılan yakıt), 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 de yeniden oluşması için milyonlarca yıl beklemek zorunda kalmayacakları bir yakıt bulmaya çalışıyordu.

California Üniversitesi’nde kimya mühendisliği Profesörü Jay Keasling, araştırmacı Pablo Cruz Morales (Lawrence laboratuvarında proje bilimcisi) ile bağlantı kurdu ve ona kendisinin ve ekibinin bir molekül üretip üretemeyeceğini sordu. Pablo daha önce streptomyces bakterileri ile çalışmıştı, bu nedenle Jawsamycin’in streptomyces bakterilerinin vücudundaki metabolik reaksiyonlar nedeniyle doğal olarak üretilen bir molekül olduğunu biliyordu.  

Keasling, Pablo’ya molekülün muazzam miktarda enerji salma potansiyeline sahip olduğunu ve “bunun patlayıcı 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 tasarladılar. Daha sonra bakterileri topladılar, parçaladılar ve vücutlarında üretilen yağlı fraksiyonları (Jawsamycin’e benzer moleküller içeren) ayırdılar. Sonunda yağları esterleştirmeye karar verdiler ve yeni bir tür biyoyakıt hazırdı.

Jawsamycin’e benzer şekilde işlev gören laboratuvarda sentezlenen moleküller, Pablo ve meslektaşları tarafından “fuelimycin” olarak adlandırıldı. Biyoyakıtlarının geleneksel yakıta göre avantajları ve dezavantajları sorulduğunda, Pablo: “Yakıtımız yenilenebilir süreçler kullanılarak yapılabilir, geleneksel yakıtlar ise petrolden elde edilir.” dedi.

Konuşmasının devamında Pablo, “Dezavantajı, ekonomik olarak uygulanabilir büyük ölçekli bir üretim yöntemi geliştirmemiz gerekiyor ve fosil yakıtlar sübvanse edildiğinden ve küresel ekonomi onların etrafında inşa edildiğinden fosil yakıtlarla rekabet etmek zor. Ancak bu değişecek, gezegenimizin iklimi değişiyor ve bu süreci yavaşlatmak için fosil yakıtları kullanmayı bırakmamız gerekiyor.” İfadelerinde bulundu.

Streptomyces’ten elde edilen biyoyakıt, gelecekte roketlere bile güç sağlayabilir. Kaynak: SpaceXUnsplash

Doğal Jawsamisin, bakteriler şeker veya amino asitlerle beslendiğinde 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 vücudunda yağın oluşum sürecine 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 da açıklayan Pablo, “Normal açıda olan bağlarınız, açık bir karbon zinciriniz varsa, karbonlar esnek olabilir ve rahatlar. Diyelim ki onları altı karbondan oluşan 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.” diyor.

Jawsamisin ve fuelimisin moleküllerinin yapımı, poliketid sentaz adı verilen bir enzim tarafından kolaylaştırılır. Poliketid sentazlar, insan ve diğer birçok organizmada yağlı bileşikler üreten yağ asidi sentazlarına benzeyen çoklu enzimatik komplekslerdir. Araştırmacılar, çalışmaları sırasında poliketid sentaz enziminin etkisinin yüksek enerjili siklopropan halkasını oluşturduğunu fark ettiler.

Biyoyakıtlarının gelecekte jetleri, uçakları ve hatta roket yakıtını çalıştırabileceği belirtiliyor, 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 nakliye gibi daha geniş bir uygulama yelpazesi için kullanılabilecek şekilde daha fazla değiştirmek, roket ve havacılık.” olarak açıklıyor.

Çalışma Joule dergisinde yayınlandı.