Radio Opole » Kraj i świat
2021-09-28, 07:10 Autor: PAP

Rolnictwo bez roślin: z dwutlenku węgla i wodoru... wyprodukowano skrobię

Naukowcy w wyjątkowo wydajny energetycznie sposób wyprodukowali skrobię... z dwutlenku węgla i wodoru. Zrobili to bez pomocy żywych komórek, co może zapoczątkować przewrót nie tylko w rolnictwie. O osiągnięciu z Chin informuje “Science”.

W procesie fotosyntezy rośliny, z dwutlenku węgla i wody, wytwarzają glukozę. Część glukozy jest magazynowana w formie nierozpuszczalnego wielocukru – skrobi - w owocach, nasionach, kłączach i bulwach, w których komórkach odkłada się w postaci drobnych ziaren. Największe takie ziarna występują w ziemniakach. Skrobia, którą pozyskuje się między innymi z ziemniaków, manioku i kukurydzy, jest głównym źródłem energii w diecie człowieka i ważnym surowcem dla przemysłu spożywczego, papierniczego oraz farmaceutycznego. W mniejszym stopniu znajduje zastosowanie także w przemyśle włókienniczym, kosmetycznym, tekstylnym oraz do produkcji klejów (dlatego w oblężonym Leningradzie klej do tapet stał się poszukiwanym artykułem spożywczym).


Aby dokonać syntezy skrobi i magazynować ją, rośliny potrzebują ponad 60 reakcji metabolicznych, których kontrolowanie nie jest proste. Teoretyczna wydajność przekształcania energii promieni słonecznych w energię zawartą w skrobi to zaledwie 2 proc. Tymczasem niedobór żywności i zmiana klimatu związana z masowym wykorzystaniem energii paliw kopalnych są jednymi z głównych wyzwań stojących przed mieszkańcami Ziemi.


Wyniki trwających sześć lat badań naukowców z instytutu badawczego Chińskiej Akademii Nauk (CAS) w Tianjin obiecują rozwiązanie wielu problemów jednocześnie. Wynika z nich, że można byłoby efektywnie wykorzystać energię, ograniczyć emisję dwutlenku węgla, zredukować tereny uprawne i zapewnić wyżywienie większej liczbie osób. Hybrydowa metoda chemiczno-biochemiczna - synteza skrobi z dwutlenku węgla i wodoru - nie wymaga komórek roślinnych. Nazwano ją ASAP (artificial starch anabolic pathway).


Na ASAP składa się 11 podstawowych reakcji. Naukowcom z Instytutu Biologii Przemysłowej w Tianjin (TIB) udało się zoptymalizować “wąskie gardła” syntezy dzięki zastępowaniu i modyfikacji enzymów. W rezultacie reakcja przekształcania CO2 w skrobię w systemie chemoenzymatycznym z segregacją przestrzenną i czasową zachodzi z szybkością 22 nanomoli CO2 na minutę na miligram całkowitego katalizatora, czyli 8,5 raza szybciej niż w przypadku "prawdziwej" kukurydzy. Przy odpowiednim dopływie energii roczna produkcja skrobi z 1 m3 bioreaktora byłaby równoważna rocznej produkcji skrobi z 5 mu (0,33 ha) uprawy kukurydzy w Chinach.


Dwutlenek węgla jest redukowany do metanolu przez katalizator nieorganiczny, a następnie przekształcany przez enzymy najpierw do cząsteczek cukrów prostych, a następnie do polimerycznej skrobi. Ten sztuczny szlak anaboliczny opiera się na zmodyfikowanych rekombinowanych enzymach z wielu różnych organizmów źródłowych i może być dostrojony do wytwarzania amylozy lub amylopektyny. Są to dwie główne odmiany skrobi, naturalna skrobia jest ich mieszaniną w proporcji zależnej od pochodzenia.


Autorzy są przekonani, że ich odkrycie będzie miało rewolucyjny wpływ na przyszłą produkcję rolną i bioprodukcję. Dyrektor TIB, Ma Yanhe, porównał proces do wytwarzania piwa, a profesor nadzwyczajny Cai Tao, główny autor artykułu zaznaczył, że jeśli przyszły koszt syntezy stanie się opłacalny w porównaniu z rolnictwem, można będzie zaoszczędzić ponad 90 proc. gruntów ornych, ogromne ilości wody oraz uniknąć negatywnego wpływu pestycydów i nawozów chemicznych na środowisko. (PAP)


pmw/ zan/


Kraj i świat

2021-10-25, godz. 05:40 Sudan/ Premier Hamdok jest w areszcie domowym -Al Hadath TV Premier Sudanu Abdallah Hamdok został umieszczony w areszcie domowym po tym, jak niezidentyfikowane siły wojskowe otoczyły jego dom w poniedziałek - poinformowała… » więcej 2021-10-25, godz. 05:40 Prognoza pogody na 25 i 26 października Jak informuje IMGW Europa północna i zachodnia jest pod wpływem rozległego niżu z ośrodkami nad Północnym Atlantykiem, w strefie frontów atmosferycznych… » więcej 2021-10-25, godz. 04:40 UNICEF: niedobory paliwa na Haiti zagrażają życiu kobiet i dzieci Niedobory paliwa na Haiti zagrażają życiu setek kobiet i dzieci, ponieważ szpitalom zaczyna brakować dostaw energii elektrycznej- oświadczył w niedzielę… » więcej 2021-10-25, godz. 03:50 Indonezja będzie stopniowo otwierać regiony o wysokim wskaźniku szczepień Indonezja będzie stopniowo ponownie otwierać części kraju, w których wskaźniki szczepień COVID-19 przekraczają 70 proc. - powiedział w poniedziałek jej… » więcej 2021-10-25, godz. 02:40 IS bierze odpowiedzialność za zamach bombowy w Ugandzie Państwo Islamskie stoi za zamachem bombowym, w którym w sobotę wieczorem w stolicy Ugandy, Kampali zginęła co najmniej jedna osoba - poinformowała grupa… » więcej 2021-10-25, godz. 01:10 Prezydent o Krzysztofie Kiersznowskim: znakomity twórca niezapomnianych kreacji aktorskich Odszedł Krzysztof Kiersznowski, znakomity twórca niezapomnianych kreacji aktorskich - Nuty w Vabankach, Wąskiego w Kilerze, i wielu innych. Człowiek wartości… » więcej 2021-10-25, godz. 00:20 Ekspert radzi, jak uchronić dzieci przed zgubnymi konsekwencjami fascynacją "Squid Game" Od dnia premiery południowokoreański serial “Squid Game” bije kolejne rekordy popularności - ponad 140 mln widzów, 900 mln dolarów zysku. Budzi również… » więcej 2021-10-25, godz. 00:00 Liga francuska - remis drużyny Milika z PSG w hicie kolejki Olympique Marsylia zremisował u siebie z liderem Paris Saint-Germain 0:0 w wieczornym szlagierze 11. kolejki francuskiej ekstraklasy piłkarskiej. W zespole gospodarzy… » więcej 2021-10-25, godz. 00:00 USA/ W Kalifornii ostrzeżenie przed największymi w historii opadami deszczu Potężna burza szalała w niedzielę na lądzie w północnej Kalifornii. Biuro National Weather Service w Sacramento ostrzega przed „prognozą historycznego… » więcej 2021-10-24, godz. 23:50 Liga włoska - remis w hicie Inter - Juventus Remis 1:1 padł w hicie 9. kolejki włoskiej ekstraklasy piłkarskiej Inter Mediolan - Juventus Turyn. Obrońcy tytułu objęli prowadzenie w 17. minucie po golu… » więcej
1234567
Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym nasz serwis może działać lepiej. Dowiedz się więcej »