Πρωτοποριακή μέθοδος μετατρέπει την κυτταρίνη σε βρώσιμο άμηλο
Η μάζα του άχρηστου άχυρου είναι συνήθως πολύ μεγαλύτερη από την ίδια την παραγωγή
Ουάσινγκτον
Όπως φαίνεται, στο μέλλον θα... τρώμε ξύλο κυριολεκτικά. Ερευνητές
στις ΗΠΑ κατάφεραν για πρώτη φορά να μετατρέψουν την κυτταρίνη -το
βασικό συστατικό του ξύλου και όλων των φυτικών υπολειμμάτων- σε άφθονο
βρώσιμο άμυλο.
Αφθονη άχρηστη βιομάζα
Η κυτταρίνη αντιστοιχεί σε ένα πολύ μεγάλο μέρος της βιομάζας των φυτών σε όλο τον πλανήτη. Το εντυπωσιακό μάλιστα είναι ότι η παραγωγή άχρηστης κυτταρίνης στη γεωργία είναι πολύ μεγαλύτερη από την παραγωγή αγροτικών προϊόντων. Στην περίπτωση των σιτηρών, για παράδειγμα, κάθε τόνος συγκομιδής πρέπει να διαχωριστεί από 2 με 3 τόνους αποβλήτων πλούσιων σε κυτταρίνη.
Κάθε μόριο κυτταρίνης αποτελείται από εκατοντάδες χιλιάδες μόρια γλυκόζης, η οποία φυσικά τρώγεται. Το πρόβλημα όμως είναι ότι οι δεσμοί που συνδέουν αυτά τα μόρια γλυκόζης διασπώνται εξαιρετικά δύσκολα. Μόνο λίγα είδη βακτηρίων, και κυρίως μυκήτων, μπορούν να φέρουν εις πέρας αυτό τον άθλο, γι΄αυτό και το ξύλο μπορεί να παραμένει για χρόνια θαμμένο στο έδαφος μέχρι να αποσυντεθεί πλήρως.
Τα τελευταία χρόνια βρίσκονται σε εξέλιξη πολλά ερευνητικά προγράμματα με στόχο τη μετατροπή της κυτταρίνης σε βιοκαύσιμα όπως η αιθανόλη. Φαίνεται όμως ότι, εκτός από καύσιμα, η κυτταρίνη θα μπορούσε να αποτελέσει πρώτη ύλη και για την παραγωγή αμύλου, το οποίο επίσης αποτελείται από μόρια γλυκόζης, ενωμένα όμως με διαφορετικούς δεσμούς.
Με γονίδια βακτηρίων
Ο δρ Πέρσιβαλ Ζανγκ του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια στο Μπλάκσμπεργκ χρησιμοποίησε γονίδια βακτηρίων τα οποία ήταν γνωστό ότι μεταβολίζουν την κυτταρίνη. Τα γονίδια αυτά εισήχθησαν σε βακτήρια Escherichia coli, τα οποία έτσι ανέλαβαν να παράγουν τα απαραίτητα ένζυμα σε επαρκείς ποσότητες.
Μια ομάδα ενζύμων διασπά την κυτταρίνη σε μικρότερα μόρια, ενώ μια δεύτερη ομάδα ενζύμων μετατρέπει αυτά τα μόρια σε αμυλόζη, μια μορφή αμύλου.
Η συνθετική αμυλόζη «δεν έχει γεύση στην αρχή» αναφέρει ο δρ Ζανγκ που δοκίμασε το παρασκεύασμα. «Αν το μασήσεις για λίγο γίνεται ελαφρώς γλυκό» συνεχίζει. Πράγματι, τα μόρια αμύλου διασπώνται εύκολα από το ένζυμο αμυλάση του σάλιου και μετατρέπονται έτσι σε ελεύθερα μόρια γλυκιάς γλυκόζης.
Η νέα μέθοδος μετατρέπει σε άμυλο γύρω στο ένα τρίτο της συνολικής κυτταρίνης, ωστόσο ό,τι περισσεύει δεν είναι άχρηστο: η υπόλοιπη κυτταρίνη μετατρέπεται σε γλυκόζη, η οποία μπορεί με τη σειρά της να μετατραπεί σε βιοαιθανόλη με μεθόδους βιοτεχνολογίας.
Τόνοι τροφής για τον πλανήτη
Δεδομένου ότι το άμυλο αντιστοιχεί σήμερα έως και στο 40% της ανθρώπινης διατροφής, η νέα ενζυματική τεχνική θα μπορούσε να ταΐσει τον αυξανόμενο παγκόσμιο πληθυσμό, εκτιμούν τώρα οι ερευνητές.
Υπολογίζουν ότι, αν η διαθεσιμότητα της γλυκόζης ήταν 100 δισεκατομμύρια τόνοι το χρόνο, η μέθοδός τους θα μπορούσε να παράγει 4,5 δισεκατομμύρια τόνους αμύλου, ποσότητα δύο φορές μεγαλύτερη από την ετήσια παγκόσμια παραγωγής δημητριακών.
Ακόμα όμως κι αν αποδειχθεί στο μέλλον ότι οι άνθρωποι δεν έχουν όρεξη να καταναλώσουν αυτό το νέο συνθετικό τρόφιμο, το άμυλο από κυτταρίνη θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στην παραγωγή βιοδιασπώμενου πλαστικού και άλλων υλικών.
Σίγουρα όμως, αυτό απέχει πολύ στο μέλλον: τα απαιτούμενα ένζυμα είναι σήμερα εξαιρετικά ακριβά, και οι ερευνητές υπολογίζουν ότι θα χρειάζονταν ένα εκατομμύριο δολάρια για να παραγάγουν 20 κιλά αμυλόζης.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Proceedings of the National Academy of Sciences.
troktiko
Η κυτταρίνη αντιστοιχεί σε ένα πολύ μεγάλο μέρος της βιομάζας των φυτών σε όλο τον πλανήτη. Το εντυπωσιακό μάλιστα είναι ότι η παραγωγή άχρηστης κυτταρίνης στη γεωργία είναι πολύ μεγαλύτερη από την παραγωγή αγροτικών προϊόντων. Στην περίπτωση των σιτηρών, για παράδειγμα, κάθε τόνος συγκομιδής πρέπει να διαχωριστεί από 2 με 3 τόνους αποβλήτων πλούσιων σε κυτταρίνη.
Κάθε μόριο κυτταρίνης αποτελείται από εκατοντάδες χιλιάδες μόρια γλυκόζης, η οποία φυσικά τρώγεται. Το πρόβλημα όμως είναι ότι οι δεσμοί που συνδέουν αυτά τα μόρια γλυκόζης διασπώνται εξαιρετικά δύσκολα. Μόνο λίγα είδη βακτηρίων, και κυρίως μυκήτων, μπορούν να φέρουν εις πέρας αυτό τον άθλο, γι΄αυτό και το ξύλο μπορεί να παραμένει για χρόνια θαμμένο στο έδαφος μέχρι να αποσυντεθεί πλήρως.
Τα τελευταία χρόνια βρίσκονται σε εξέλιξη πολλά ερευνητικά προγράμματα με στόχο τη μετατροπή της κυτταρίνης σε βιοκαύσιμα όπως η αιθανόλη. Φαίνεται όμως ότι, εκτός από καύσιμα, η κυτταρίνη θα μπορούσε να αποτελέσει πρώτη ύλη και για την παραγωγή αμύλου, το οποίο επίσης αποτελείται από μόρια γλυκόζης, ενωμένα όμως με διαφορετικούς δεσμούς.
Με γονίδια βακτηρίων
Ο δρ Πέρσιβαλ Ζανγκ του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια στο Μπλάκσμπεργκ χρησιμοποίησε γονίδια βακτηρίων τα οποία ήταν γνωστό ότι μεταβολίζουν την κυτταρίνη. Τα γονίδια αυτά εισήχθησαν σε βακτήρια Escherichia coli, τα οποία έτσι ανέλαβαν να παράγουν τα απαραίτητα ένζυμα σε επαρκείς ποσότητες.
Μια ομάδα ενζύμων διασπά την κυτταρίνη σε μικρότερα μόρια, ενώ μια δεύτερη ομάδα ενζύμων μετατρέπει αυτά τα μόρια σε αμυλόζη, μια μορφή αμύλου.
Η συνθετική αμυλόζη «δεν έχει γεύση στην αρχή» αναφέρει ο δρ Ζανγκ που δοκίμασε το παρασκεύασμα. «Αν το μασήσεις για λίγο γίνεται ελαφρώς γλυκό» συνεχίζει. Πράγματι, τα μόρια αμύλου διασπώνται εύκολα από το ένζυμο αμυλάση του σάλιου και μετατρέπονται έτσι σε ελεύθερα μόρια γλυκιάς γλυκόζης.
Η νέα μέθοδος μετατρέπει σε άμυλο γύρω στο ένα τρίτο της συνολικής κυτταρίνης, ωστόσο ό,τι περισσεύει δεν είναι άχρηστο: η υπόλοιπη κυτταρίνη μετατρέπεται σε γλυκόζη, η οποία μπορεί με τη σειρά της να μετατραπεί σε βιοαιθανόλη με μεθόδους βιοτεχνολογίας.
Τόνοι τροφής για τον πλανήτη
Δεδομένου ότι το άμυλο αντιστοιχεί σήμερα έως και στο 40% της ανθρώπινης διατροφής, η νέα ενζυματική τεχνική θα μπορούσε να ταΐσει τον αυξανόμενο παγκόσμιο πληθυσμό, εκτιμούν τώρα οι ερευνητές.
Υπολογίζουν ότι, αν η διαθεσιμότητα της γλυκόζης ήταν 100 δισεκατομμύρια τόνοι το χρόνο, η μέθοδός τους θα μπορούσε να παράγει 4,5 δισεκατομμύρια τόνους αμύλου, ποσότητα δύο φορές μεγαλύτερη από την ετήσια παγκόσμια παραγωγής δημητριακών.
Ακόμα όμως κι αν αποδειχθεί στο μέλλον ότι οι άνθρωποι δεν έχουν όρεξη να καταναλώσουν αυτό το νέο συνθετικό τρόφιμο, το άμυλο από κυτταρίνη θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στην παραγωγή βιοδιασπώμενου πλαστικού και άλλων υλικών.
Σίγουρα όμως, αυτό απέχει πολύ στο μέλλον: τα απαιτούμενα ένζυμα είναι σήμερα εξαιρετικά ακριβά, και οι ερευνητές υπολογίζουν ότι θα χρειάζονταν ένα εκατομμύριο δολάρια για να παραγάγουν 20 κιλά αμυλόζης.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Proceedings of the National Academy of Sciences.
troktiko