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

2024-06-28, godz. 20:00 Paryż - rosyjscy tenisiści Kaczanow i Samsonowa odmówili udziału w igrzyskach Rosyjscy tenisiści Karen Kaczanow i Ludmiła Samsonowa odmówili udziału w igrzyskach olimpijskich w Paryżu - poinformował MKOl. W ich miejsce zaproszono kolejnych… » więcej 2024-06-28, godz. 20:00 Rumunia/ Media: S.O.S. Romania nie dołączy do Suwerenistów w PE z powodu sprzeciwu AfD Skrajnie prawicowa partia Alternatywa dla Niemiec (AfD) nie zgodziła się na przyjęcie rumuńskiej partii S.O.S. Romania o tym samym profilu politycznym do grupy… » więcej 2024-06-28, godz. 19:50 Kancelaria Sejmu: agresja na Ukrainę wśród tematów sesji Zgromadzenia Parlamentarnego Rady Europy Prawne aspekty rosyjskiej agresji na Ukrainę, w tym kwestie praw człowieka to niektóre tematy zakończonej w piątek części sesji Zgromadzenia Parlamentarnego… » więcej 2024-06-28, godz. 19:50 Matejko, Malczewski, Brandt na wystawie „Utracone/Odzyskane z kolekcji warszawskich” w Kordegardzie Obrazy Jana Matejki, Jacka Malczewskiego, Józefa Brandta, a także figurę „Bogini antycznej” z fasady Pałacu Brühla można zobaczyć od piątku w stołecznej… » więcej 2024-06-28, godz. 19:40 UE objęła sankcjami dwie osoby i cztery podmioty za obchodzenia sankcji UE wobec Rosji UE podjęła decyzję o nałożeniu sankcji na dwie osoby i cztery podmioty odpowiedzialne za działania podważające integralność terytorialną, suwerenność… » więcej 2024-06-28, godz. 19:40 Ekstraklasa koszykarzy - Turek Ernak szkoleniowcem Anwilu Doświadczony turecki szkoleniowiec Selcuk Ernak został trenerem koszykarzy Anwilu podpisując dwuletni kontrakt z włocławskim klubem, który szukał następcy… » więcej 2024-06-28, godz. 19:40 Ukraina/ Zełenski: trzech rannych w Dnieprze po rosyjskim ataku rakietowym W rosyjskim ataku rakietowym na Dniepr w piątek wieczorem ranne zostały trzy osoby - przekazał prezydent Ukrainy Wołodymyr Zełenski. Dodał, że tylko wystarczająca… » więcej 2024-06-28, godz. 19:30 Lekkoatletyczne MP - Linkiewicz mistrzynią Polski w biegu na 400 m ppł, Smolińska ze srebrnym medalem 'To słodko-gorzki koniec kariery' - powiedziała Joanna Linkiewicz, która wygrała bieg na 400 m przez płotki podczas lekkoatletycznych mistrzostw Polski w… » więcej 2024-06-28, godz. 19:30 USA/ Szef komisji spraw zagranicznych Izby: Trump powiedział mi, że nie porzuci Ukrainy Donald Trump powiedział mi, że nie porzuci Ukrainy w potrzebie i chce, by miała jak najlepszą pozycję w negocjacjach z Rosją - powiedział w piątek PAP… » więcej 2024-06-28, godz. 19:30 LN siatkarzy - Francuzi rywalem Polaków w półfinale Francuscy siatkarze pokonali w piątek Włochów 3:2 (19:25, 25:20, 22:25, 25:22, 15:11) w ćwierćfinale Ligi Narodów w Łodzi. W sobotnim półfinale będą… » więcej
78910111213
Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym nasz serwis może działać lepiej. Dowiedz się więcej »