生物燃料替代工程细菌产生的高能火箭燃料

乔治亚理工学院的John Toon佐治亚理工学院和联合生物能源研究所的研究人员已经设计了一种细菌来合​​成pine烯,这是一种由树木生产的碳氢化合物,可以替代导弹中的高能燃料,如JP-10

其他航空航天应用随着工艺效率的提高,生物燃料可以补充有限的石油基JP-10供应,也可能促进新一代更强大的发动机的开发通过将树木中的酶插入细菌,第一作者和佐治亚理工学院研究生斯蒂芬·萨里亚(Stephen Sarria)在助理教授Pamela Peralta-Yahya的指导下,在早期的生物工程研究中将pine烯的产量提高了六倍虽然在pine烯二聚体与基于石油的JP-10竞争之前需要进行更大幅度的改进,科学家们相信他们已经确定了实现该目标所必须克服的主要障碍2014年2月27日,佐治亚理工学院启动基金会授予Peralta-Yahya实验室和美国能源部科学办公室,该研究报告发表于ACS合成生物学杂志“我们已经制定了一项高可持续战术燃料的先驱能量密度,“佐治亚理工学院化学与生物化学与化学与生物分子工程学院助理教授Peralta-Yahya说道

”我们正专注于制造一种看起来就像现在一样的“滴入式”燃料由石油生产并且可以适用于现有的分配系统“具有高能量密度的燃料在最小化燃料重量的应用中非常重要用于汽车动力的汽油和主要用于卡车的柴油都比JP-10每升含有更少的能量

JP-10的分子排列,包括多个紧张的碳原子环,占其较高的能量密度JP-10的数量从每桶石油中提取的石油是有限的,树木等潜在可比化合物的来源无法提供太多帮助有限的供应将JP-10的价格推高到每加仑25美元左右

这个价格点让研究人员致力于生物燃料与替代汽油和柴油的科学家相比,替代方案是一个真正的优势“如果你试图替代汽油,那么你就要与每加仑3美元竞争,”Peralta-Yahya指出“这需要一个长期的优化过程我们的过程将具有竞争力在更短的时间内每加仑25美元“虽然很多研究已经用于生产乙醇和生物柴油燃料,但在高能量JP-10 Peralta-Yahya的替代品方面做的相对较少,并且合作者开始着手改进通过研究可以插入大肠杆菌细菌的替代酶的努力他们确定了两类酶 - 三种pine烯合酶(PS)和三种香叶基diphos phate synthases(GPPS) - 并试验看哪种组合产生了最好的结果他们的结果比早期的努力要好得多,但研究人员感到困惑,因为对于不同的碳氢化合物,类似的酶每升产生更多的燃料所以他们尝试了另外一步提高效率他们将这两种酶相互接近放在大肠杆菌细胞中,确保一种酶产生的分子能立即与另一种酶接触,将其产量提高到每升32毫克 - 比以前的努力要好得多,但仍然没有竞争力基于石油的JP-10 Peralta-Yahya认为现在的问题在于内置的过程抑制,这将更难以解决“我们发现酶被底物抑制,并且抑制是浓度依赖的, “她说:”现在我们需要一种在高底物浓度下不会被抑制的酶,或者我们需要一种能够通过的途径在整个运行过程中保持较低的底物浓度这两者都是困难的,但并非不可克服的问题“为了具有竞争力,研究人员将不得不提高他们的pinene产量26倍Peralta-Yahya说这是生物工程的可能性范围内大肠杆菌“即使我们仍处于每公升水平,因为我们试图制造的产品比柴油或汽油贵得多,这意味着我们相对更接近,”她说 理论上,有可能以低于石油基源的成本生产pine烯如果可以做到 - 如果生成的生物燃料在这些应用中运行良好 - 那可能为更轻,更强大的发动机打开大门由于pinene二聚化产生的高能燃料Pinene二聚体的供应量增加,已经证明其能量密度与JP-10相似,来自Joint BioEnergy Institute的共同作者包括Betty Wong,Hector Garcia马丁和Jay D Keasling教授,该论文的共同通讯作者 -

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