تولید سوخت مایع با الهام از موریانه‌ها!

موریانه‌های دریایی خورنده چوب می‌توانند الهامی برای چگونگی تبدیل ضایعات به سوخت زیستی باشند.

سامانه صدای مشاور به نقل از گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، تحقیقات جدید نشان می‌دهد چگونه موریانه‌های دریایی که چوب را هضم می‌کنند می‌توانند کلید تولید سوخت‌های عاری از کربن از ضایعات باشند. این موریانه‌ها از چوب که هضم آن دشوار است، تغذیه می‌کنند.

محققان در حال مطالعه آنزیمی موجود در این حشرات هستند که می‌تواند نشان‌دهنده چگونگی شکستن چوب به قندهای ساده در بدن آن‌ها باشد.

این موضوع منجر به یافتن شیوه‌ای برای تبدیل ضایعاتی مانند کاغذ، تراشه چوب و کاه به سوخت مایع می‌شود.

اعضای تیم تحقیقاتی از دانشگاه همفشایر انگلستان، لابراتوار ملی انرژی تجدیدپذیر و چند مرکز دیگر بودند.

این دانشمندان از تحلیل بیوشیمیایی پیشرفته و تکنیک‌های تصویربرداری اشعه ایکس برای تعیین ساختار و کارکرد آنزیم مورد استفاده این موریانه بهره بردند.

برای تولید سوخت مایع از زیست‌توده چوبی، پلی‌ساکاریدها (پلیمرهای قند) که این مواد را تشکیل می‌دهند، باید به قندهای ساده شکسته شوند. این قندها سپس برای تولید سوخت زیستی مایع تهییج می‌شوند.

شیوه‌های کنونی شکستن زیست‌توده‌های چوبی بسیار گران هستند، بنابراین دانشمندان درحال مطالعه ارگانیسم‌های طبیعی هستند که می‌توانند چوب را هضم کنند. آن‌ها این تحقیقات را به امید طراحی فرایندهای صنعتی اجراکننده همین عمل انجام می‌دهند و موریانه دریایی یکی از این ارگانیسم‌های مورد هدف آن‌هاست.

موریانه‌های دریایی برخلاف دیگر حیوانات، دارای سیستم گوارشی عاری از میکروب هستند و بنابراین از کمک میکروبی در هضم چوب برخوردار نیستند.

این امر امکان شناسایی مجموعه‌ کوچک‌تری از آنزیم‌های گوارشی را در مقایسه با حیواناتی که با میکروب‌ها عمل می‌کنند، ارائه می‌دهد.

دانشمندان با بررسی ژن‌های بیان‌شده در سیستم‌های گوارشی تحت مطالعه، دریافتند که 25 درصد از این ژن‌ها glycosyl hydrolases (آنزیم‌هایی که پلی‌ساکاریدها را به قندهای ساده تبدیل می‌کنند) را کدگذاری می‌کنند.

دانشمندان حاضر در این پروژه این سلولز کدبندی‌کننده را برای تولید مقادیر کافی آنزیم با هدف توصیف آن در سطوح ساختاری و بیوشیمایی، در یک قارچ بیان کردند.

مطالعات بیوشیمایی سرعت تبدیل سلولز به قندهای ساده را تحت شرایط متنوع اندازه‌گیری کرد.

این تحقیقات همچنین شامل ساختن بلورهایی از پروتئین و شات‌کردن پرتوهای قدرتمند اشعه ایکس به آن‌ها بود.

محققان سپس پراکندگی اشعه ایکس را ضبط کردند و تصویر سه‌بعدی از آن‌چه آنزیم در جزئیات اتمی به نظر می‌سد، را برای کمک به درک چگونگی شکستن سلولز طراحی کردند.

آن‌ها در مرحله بعد، این بلورها را به سنکروترون Diamond در انگلستان منتقل کردند و داده‌هایی را به دست آوردند که با کمک آن موقعیت هر اتم منفرد را در این آنزیم تجسم بخشیدند.

این تیم سپس از ابررایانه‌های قدرتمند برای مدلبندی آنزیم در حال فعالیت استفاده کردند.

تمامی این مطالعات چگونگی هضم‌شدن زنجیره‌های سلولزی را به گلوکز آشکارسازی کرد.

آنزیم مزبور نخستین آنزیم حیوانی از این دست است و بررسی‌های دقیق‌تر تقاوت‌های ساختاری منحصربه‌فرد آن را نشان می‌دهد.

این آنزیم دارای سطحی بی‌نهایت اسیدی است و این یکی از مشخصه‌هایی است که در هضم چوب به آن کمک می‌کند.

تیم تحقیقاتی آنزیم را به یک میکروب صنعتی منتقل کرد که می‌تواند آن را در کمیت‌های بزرگ تولید کند.