మాంచెస్టర్ విశ్వవిద్యాలయంలోని శాస్త్రవేత్తలు సైనోబాక్టీరియాను ఉపయోగించడంలో గణనీయమైన పురోగతిని సాధించారు-సాధారణంగా “బ్లూ-గ్రీన్ ఆల్గే” అని పిలుస్తారు – కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) ను విలువైన బయో-ఆధారిత పదార్థాలుగా మార్చడానికి.
బయో ఫ్యూయల్స్ మరియు బయోప్రొడక్ట్స్ కోసం బయోటెక్నాలజీలో ప్రచురించబడిన వారి పని, ప్లాస్టిక్‌ల వంటి శిలాజ ఇంధనం-ఉత్పన్న ఉత్పత్తులకు స్థిరమైన ప్రత్యామ్నాయాల అభివృద్ధిని వేగవంతం చేయగలదు, కార్బన్-న్యూట్రల్ వృత్తాకార బయోఎకానమీకి మార్గం సుగమం చేయడంలో సహాయపడుతుంది.
డాక్టర్ మాథ్యూ ఫాల్క్‌నర్ నేతృత్వంలోని పరిశోధన, డాక్టర్ ఫ్రేజర్ ఆండ్రూస్ మరియు ప్రొఫెసర్ నిగెల్ స్క్రూటన్‌లతో కలిసి పనిచేస్తున్నారు, పెర్‌స్పెక్స్ లేదా ప్లెక్సిగ్లాస్ వంటి పునరుత్పాదక ప్లాస్టిక్‌లకు పూర్వగామిగా పనిచేసే సిట్రామలేట్ ఉత్పత్తిని మెరుగుపరచడంపై దృష్టి పెట్టారు. “డిజైన్ ఆఫ్ ఎక్స్‌పెరిమెంట్” అనే వినూత్న విధానాన్ని ఉపయోగించి, బృందం కీలక ప్రక్రియ పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా సిట్రమలేట్ ఉత్పత్తిలో 23 రెట్లు గణనీయమైన పెరుగుదలను సాధించింది.
సైనోబాక్టీరియా ఎందుకు?
సైనోబాక్టీరియా అనేది కిరణజన్య సంయోగక్రియ, సూర్యకాంతి మరియు CO మార్చగల సూక్ష్మ జీవులు.2 సేంద్రీయ సమ్మేళనాలు లోకి. వారు పారిశ్రామిక అనువర్తనాలకు మంచి అభ్యర్థిగా ఉన్నారు ఎందుకంటే వారు COను మార్చగలరు2–చక్కెర లేదా మొక్కజొన్న వంటి సాంప్రదాయ వ్యవసాయ వనరులపై ఆధారపడకుండా విలువైన ఉత్పత్తుల్లోకి ప్రధాన గ్రీన్‌హౌస్ వాయువు. అయినప్పటికీ, ఇప్పటి వరకు, ఈ జీవుల యొక్క నెమ్మదిగా వృద్ధి మరియు పరిమిత సామర్థ్యం పెద్ద ఎత్తున పారిశ్రామిక వినియోగానికి సవాళ్లను కలిగి ఉన్నాయి.
“మా పరిశోధన స్థిరమైన తయారీ కోసం సైనోబాక్టీరియాను ఉపయోగించడంలో కీలకమైన అడ్డంకులను పరిష్కరిస్తుంది” అని మాథ్యూ వివరించాడు. “ఈ జీవులు కార్బన్‌ను ఉపయోగకరమైన ఉత్పత్తులుగా ఎలా మారుస్తాయో ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా, ఈ సాంకేతికతను వాణిజ్యపరంగా లాభదాయకంగా మార్చడానికి మేము ఒక ముఖ్యమైన అడుగు తీసుకున్నాము.”
ది సైన్స్ బిహైండ్ ది బ్రేక్‌త్రూ
బృందం యొక్క పరిశోధన కేంద్రీకృతమై ఉంది సైనెకోసిస్టిస్ sp. PCC 6803, సైనోబాక్టీరియా యొక్క బాగా అధ్యయనం చేయబడిన జాతి. Citramalate, వారి అధ్యయనం యొక్క దృష్టి, రెండు కీలక జీవక్రియలను ఉపయోగించి ఒకే ఎంజైమాటిక్ దశలో ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది: పైరువేట్ మరియు అసిటైల్-CoA. కాంతి తీవ్రత, CO వంటి సూక్ష్మ-ట్యూనింగ్ ప్రక్రియ పారామితుల ద్వారా2 ఏకాగ్రత, మరియు పోషకాల లభ్యత, పరిశోధకులు సిట్రమాలేట్ ఉత్పత్తిని గణనీయంగా పెంచగలిగారు.
ప్రారంభ ప్రయోగాలు తక్కువ మొత్తంలో సిట్రమలేట్‌ను మాత్రమే అందించాయి, అయితే ప్రయోగాత్మక విధానం రూపకల్పన బృందం బహుళ కారకాల మధ్య పరస్పర చర్యను క్రమపద్ధతిలో అన్వేషించడానికి అనుమతించింది. ఫలితంగా, వారు 2-లీటర్ ఫోటోబయోయాక్టర్లలో సిట్రమలేట్ ఉత్పత్తిని లీటరుకు 6.35 గ్రాములు (g/L)కి పెంచారు, ఉత్పాదకత రేటు 1.59 g/L/రోజు.
లైట్ డెలివరీ సవాళ్ల కారణంగా 5-లీటర్ రియాక్టర్‌లను స్కేలింగ్ చేసేటప్పుడు ఉత్పాదకత కొద్దిగా తగ్గినప్పటికీ, బయోటెక్నాలజీ స్కేల్-అప్ ప్రక్రియలలో ఇటువంటి సర్దుబాట్లు నిర్వహించగలవని అధ్యయనం నిరూపిస్తుంది.
CO మార్చడం ద్వారా2 విలువైనదిగా, మేము ఉద్గారాలను తగ్గించడం మాత్రమే కాదు-మనం ప్రతిరోజూ ఉపయోగించే ఉత్పత్తులకు కార్బన్ బిల్డింగ్ బ్లాక్‌గా మారే స్థిరమైన చక్రాన్ని మేము సృష్టిస్తున్నాము.
ఒక వృత్తాకార బయోఎకానమీ విజన్
ఈ పరిశోధన యొక్క చిక్కులు ప్లాస్టిక్‌లకు మించి విస్తరించి ఉన్నాయి. పైరువేట్ మరియు ఎసిటైల్-CoA, సిట్రమలేట్ ఉత్పత్తిలో కీలకమైన జీవక్రియలు, అనేక ఇతర జీవసాంకేతికంగా ముఖ్యమైన సమ్మేళనాలకు కూడా పూర్వగాములు. ఈ అధ్యయనంలో ప్రదర్శించబడిన ఆప్టిమైజేషన్ పద్ధతులు జీవ ఇంధనాల నుండి ఫార్మాస్యూటికల్స్ వరకు వివిధ రకాల పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి అన్వయించవచ్చు.
కార్బన్ క్యాప్చర్ మరియు వినియోగం యొక్క సామర్థ్యాన్ని పెంచడం ద్వారా, వాతావరణ మార్పులను తగ్గించడానికి మరియు పునరుత్పాదక వనరులపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గించడానికి పరిశోధన ప్రపంచ ప్రయత్నాలకు దోహదం చేస్తుంది.
“ఈ పని వృత్తాకార బయో ఎకానమీ యొక్క ప్రాముఖ్యతను నొక్కి చెబుతుంది” అని మాథ్యూ జతచేస్తుంది. “COని మార్చడం ద్వారా2 విలువైనదిగా, మేము ఉద్గారాలను తగ్గించడం మాత్రమే కాదు-మనం ప్రతిరోజూ ఉపయోగించే ఉత్పత్తులకు కార్బన్ బిల్డింగ్ బ్లాక్‌గా మారే స్థిరమైన చక్రాన్ని మేము సృష్టిస్తున్నాము.”
తదుపరి ఏమిటి?
బృందం తమ పద్ధతులను మరింత మెరుగుపరచాలని మరియు సామర్థ్యాన్ని కొనసాగిస్తూ ఉత్పత్తిని పెంచే మార్గాలను అన్వేషించాలని యోచిస్తోంది. సైనోబాక్టీరియాలోని ఇతర జీవక్రియ మార్గాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి వారి విధానాన్ని ఎలా స్వీకరించవచ్చో కూడా వారు పరిశీలిస్తున్నారు, స్థిరంగా తయారు చేయగల బయో-ఆధారిత ఉత్పత్తుల పరిధిని విస్తరించే లక్ష్యంతో.
ఈ పరిశోధన ఫ్యూచర్ బయోమ్యానుఫ్యాక్చరింగ్ రీసెర్చ్ హబ్ (FBRH) నుండి తాజా అభివృద్ధి మరియు హెరియట్-వాట్ విశ్వవిద్యాలయంలోని FlexBio స్కేల్-అప్ సౌకర్యం సహకారంతో పూర్తి చేయబడింది.
