Экономичное биотопливо из целлюлозы

27.06.2015

Светлая мечта биотехнологов - экономичное биотопливо из целлюлозы. Конечно, на биотопливо предполагается пускать опилки и прочий мусор, а не строевую древесину. Целлюлоза, как известно, - полимер глюкозы, правда, это бета-глюкоза, а не альфа-глюкоза, которая входит в состав сахара и крахмала, но бактерии или дрожжевые грибки вполне могут делать из нее какие-нибудь спирты или другие энергетически ценные молекулы. Это было бы куда выгоднее, чем тратить на топливо потенциальное пищевое сырье. Однако расщепить целлюлозу на мономеры сложно, недаром растительная масса и древесина малопитательны, в отличие от крахмалистых клубней. Это самое узкое место на пути к биотопливу.

Но кое-кто в природе ест древесину, например некоторые бактерии. А раз едят, значит, и расщеплять целлюлозу умеют. Аэробные (любящие кислород) микроорганизмы делают это с помощью свободных молекул ферментов, анаэробные же, обитающие в бескислородной среде, применяют ферментные комплексы под названием "целлюлосомы". Ферменты целлюлазы, расщепляющие связи между молекулами глюкозы, и специфические белки, присоединяющиеся к целлюлозе, собираются в конструкцию, которая существенно эффективнее свободных ферментов.

Недавно было показано, что активность целлюлаз значительно усиливают другие ферменты, литические полисахаридмонооксигеназы - LPMO. Но эти ферменты имеются только у аэробных бактерий (что и понятно: для проведения окислительно-восстановительной реакции необходим кислород).

Исследователи из Вейцмановского института (Израиль) сумели соединить в целлюлосому одиночные молекулы целлюлаз и LPMO аэробной бактерии Thermobifida fusca. Белки объединили "по принципу Лего", как выразились авторы статьи. Но точнее будет сказать, что ко всем нужным белкам - целлюлазам, LPMO и участку связывания целлюлозы - методами генной инженерии присоединили разъемы, позаимствованные у белков анаэробных бактерий, способных собираться в целлюлосомы. Разъемы подобрали так, чтобы в комплексе оказалось по одной молекуле каждого из белков. Активность модифицированных белков, взятых по отдельности, не изменилась по сравнению с исходной, а вот целлюлосомы, содержащие LPMO, расщепляли целлюлозу в 1,6 раз лучше, чем смесь свободноплавающих белков, и в 2,6 раз лучше раствора целлюлаз без LMPO.

Израильские ученые не остановятся на достигнутом: они планируют включить в новые дизайнерские целлюлосомы еще и ферменты, расщепляющие лигнин. И получится мультиферментный комплекс, превращающий твердую древесину в раствор сахаров и производных фенола.

<< Назад: 10-ядерный смартфон Elephone P9000 28.06.2015

>> Вперед: LED-лампы Verbatim с безбликовым световым потоком 27.06.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Твердотельная батарея с плотностью Втч/кг 04.09.2024 Твердотельные батареи становятся все более актуальными благодаря своему потенциалу заменить традиционные литиево-ионные аккумуляторы в различных отраслях, особенно в электромобильной промышленности. Эти батареи обладают значительными преимуществами, такими как повышенная плотность энергии и безопасность. Компания Penghui Energy недавно сделала важный шаг вперед, представив первую в мире твердотельную батарею с плотностью энергии 280 Втч/кг, что открывает новые горизонты в области хранения энергии. Для сравнения, лучшие современные литиево-ионные аккумуляторы имеют плотность энергии около 250 Втч/кг. Хотя разница может показаться небольшой, именно такие небольшие улучшения часто приводят к значительным изменениям в эффективности и производительности технологий. Однако важнейшим достижением Penghui Energy является то, что новая батарея всего на 15% дороже стандартных аккумуляторов, используемых в электромобилях, что делает ее доступной для массового применения. Существует три основных метода производства твердотельных батарей: полимерный, серно-галоидный и оксидный. Penghui Energy выбрала оксидный метод, который, хотя и сложен в реализации, обладает значительным потенциалом для повышения эффективности и безопасности батарей. Оксидные электролиты, используемые в этом методе, требуют высоких температур при производстве, что часто приводит к появлению хрупкости в керамических материалах. Однако специалисты компании сумели преодолеть эти трудности, разработав уникальный метод нанесения покрытия на электролит во влажной среде, что позволило существенно снизить температурные нагрузки и упростить производственный процесс. Помимо этого, Penghui Energy уже планирует дальнейшие улучшения своей технологии. К моменту начала массового производства компания рассчитывает повысить плотность энергии своих батарей до 300 Втч/кг. Это еще больше увеличит эффективность батарей и укрепит их позиции на рынке. Текущая версия батареи рассчитана на 600 циклов зарядки и способна функционировать в широком диапазоне температур - от -20°C до 85°C, что делает ее пригодной для использования в самых различных климатических условиях. Penghui Energy планирует начать пилотное производство твердотельных батарей в следующем году, а к 2026 году запустить полномасштабное производство. Если эти планы будут успешно реализованы, твердотельные батареи могут стать новым стандартом в индустрии, заменив собой менее эффективные и более дорогие литиево-ионные аналоги. Разработка и внедрение новых твердотельных батарей от Penghui Energy может стать переломным моментом в развитии технологий хранения энергии. Повышенная плотность энергии, доступная цена и высокая надежность делают эти батареи привлекательными для широкого круга применений, включая электромобили, портативные устройства и системы накопления энергии. В случае успешного внедрения, эти технологии способны кардинально изменить рынок аккумуляторов в ближайшие годы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026