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

2024-06-10, godz. 18:00 Warszawa/ Prokuratura ws. niedzielnego wypadku na Mokotowie: we wtorek czynności z kierowcą Na wtorek zaplanowano czynności z kierowcą jednego z pojazdów uczestniczących w zderzeniu aut na skrzyżowaniu ulic Puławskiej i Malczewskiego na Mokotowie… » więcej 2024-06-10, godz. 18:00 Sudan/ Po ataku rebeliantów zamknięto główny szpital w jednej z zachodnich prowincji Główny szpital w Al-Faszirze, stolicy prowincji Darfur Północny w zachodniej części Sudanu, został zamknięty po ataku paramilitarnych Sił Szybkiego Wsparcia… » więcej 2024-06-10, godz. 18:00 Wybory do PE/ "WP": sukces skrajnej prawicy jest wyrazem głębszego trendu Sukces skrajnej prawicy w wyborach europejskich jest wyrazem głębszego trendu dowodzącego, że w Europie - jak dotąd bastionie liberalnych wartości - odrodziły… » więcej 2024-06-10, godz. 18:00 W Dzienniku Ustaw ukazało się obwieszczenie PKW o wynikach wyborów do PE (krótka) W poniedziałek po południu w Dzienniku Ustaw ukazało się obwieszczenie PKW o wynikach wyborów posłów do Parlamentu Europejskiego przeprowadzonych w dniu… » więcej 2024-06-10, godz. 18:00 Pomorskie/ M. Kowalski w kolejce do objęcia mandatu po Piotrze Müllerze (PiS) Michał Kowalski jest pierwszą osobą do objęcia mandatu po pośle PiS, b. rzeczniku rządu Piotrze Müllerze, który pokonał w wyborach do Parlamentu Europejskiego… » więcej 2024-06-10, godz. 17:50 Pawlak: przygotowałem wstępną wersję umowy ws. środków na zakup Pegasusa (opis) B. dyrektor Departamentu Spraw Rodzinnych i Nieletnich w Ministerstwie Sprawiedliwości Mikołaj Pawlak zeznał, że przygotował wstępną wersję umowy ws. przekazania… » więcej 2024-06-10, godz. 17:50 B. rzecznik NATO : ugrupowania prawicowe pną się w górę, ale nie w sposób spektakularny Wybory do Parlamentu Europejskiego nie wniosły niczego nowego: ugrupowania prawicowe np. Marine Le Pen i Giorgii Meloni od kilku lat pną się w górę, ale nie… » więcej 2024-06-10, godz. 17:50 Rząd przyjął uchwałę ws. Tarczy Wschód Rada Ministrów przyjęła w poniedziałek na wyjazdowym posiedzeniu w Białymstoku uchwałę ws. ustanowienia 'Narodowego Programu Odstraszania i Obrony - Tarcza… » więcej 2024-06-10, godz. 17:50 Kylie Minogue podpisała kontrakt z Netfliksem na produkcję poświęconego jej dokumentu Ostatnie miesiące wręcz obfitują w już gotowe albo zapowiadane produkcje dokumentalne poświęcone gwiazdom estrady. Zdaje się, że do tego grona dołączy… » więcej 2024-06-10, godz. 17:50 Wybory do PE/ Ekspertka: wyniki wyborów w Niemczech nie są wyjątkowo zaskakujące Wyniki wyborów do PE w Niemczech przekazują dużo ważnych informacji, 'ale same w sobie nie są wyjątkowo zaskakujące' - powiedziała w rozmowie z PAP dr… » więcej
78910111213
Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym nasz serwis może działać lepiej. Dowiedz się więcej »