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

2024-06-15, godz. 17:40 Tour de Kurpie - etap dla Greka Arvanitou, liderem wciąż Pawlak Nikiforos Arvanitou z reprezentacji Grecji wygrał w miejscowości Łyse czwarty etap wyścigu kolarskiego Tour de Kurpie. Koszulkę lidera zachował zwycięzca… » więcej 2024-06-15, godz. 17:30 ME 2024 - Węgry - Szwajcaria 1:3 (opis) Grupa A: Węgry - Szwajcaria 1:3 (0:2). Bramki: 0:1 Kwadwo Duah (12), 0:2 Michel Aebischer (45), 1:2 Barnabas Varga (66-głową), 1:3 Breel Embolo (90+3). … » więcej 2024-06-15, godz. 17:30 ME w kajakarstwie - srebrny medal Koliadycha i Kitewskiego w C2 200 m (krótka4) Kanadyjkarze Oleksii Koliadych i Aleksander Kitewski zdobyli w węgierskim Szegedzie srebrny medal mistrzostw Europy w nieolimpijskiej konkurencji C2 200 m. Polacy… » więcej 2024-06-15, godz. 17:20 ME 2024 - Hamsik: mam nadzieję, że futbol zjednoczy Słowaków po zamachu na premiera Najbardziej znany słowacki piłkarz ostatnich lat Marek Hamsik wyraził nadzieję, że występ reprezentacji w mistrzostwach Europy w Niemczech przyczyni się… » więcej 2024-06-15, godz. 17:20 Brazylia/ Prezydent o projekcie zaostrzenia prawa antyaborcyjnego: to szaleństwo Prezydent Brazylii Luiz Inacio Lula da Silva skrytykował w sobotę projekt ustawy przewidującej kary do 20 lat więzienia za usunięcie ciąży, nawet jeśli… » więcej 2024-06-15, godz. 17:20 ME w kajakarstwie - srebrny medal Szczerbińskiej i Borowskiej w C2 200 m (krótka3) Kanadyjkarki Sylwia Szczerbińska i Dorota Borowska zdobyły w węgierskim Szegedzie srebrny medal mistrzostw Europy w nieolimpijskiej konkurencji C2 200 m. Polki… » więcej 2024-06-15, godz. 17:10 USA/ Wyróżnienia Polskiego Festiwalu Wolności dla Polonii Zasłużonych reprezentantów Polonii uhonorował w Nowym Jorku w piątek Międzynarodowy Festiwal Filmowy NNW-Polski Festiwal Wolności. Statuetki, Sygnety niepodległości”… » więcej 2024-06-15, godz. 17:10 ME w kajakarstwie - srebrny medal Stepuna w jedynce na 200 m (krótka2) Kajakarz Jakub Stepun zdobył w węgierskim Szegedzie srebrny medal mistrzostw Europy w nieolimpijskiej konkurencji K1 200 m. Polak przegrał o zaledwie 0,03 sekundy… » więcej 2024-06-15, godz. 17:00 Prognoza pogody na 16 i 17 czerwca Jak informuje Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Europa Północno-Wschodnia i Południowa będą w zasięgu wyżów. Pozostałe obszary Europy będą… » więcej 2024-06-15, godz. 17:00 ME 2024 - Węgry - Szwajcaria 1:3 (bramka) Grupa A: Węgry - Szwajcaria 1:3 w 90+3. min. Bramki: 0:1 Kwadwo Duah (12), 0:2 Michel Aebischer (45), 1:2 Barnabas Varga (66-głową), 1:3 Breel Embolo (90+3)… » więcej
2345678
Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym nasz serwis może działać lepiej. Dowiedz się więcej »