தாவரங்களை புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலாக மாற்றுவதற்கான செலவு குறைந்த வழி

விஞ்ஞானிகள் ஒரு புதிய தொழில்நுட்பத்தைக் காட்டியுள்ளனர், இதில் உயிரி பொறியியல் பாக்டீரியாக்கள் புதுப்பிக்கத்தக்கவற்றிலிருந்து செலவு குறைந்த இரசாயனங்கள்/பாலிமர்களை உருவாக்க முடியும். ஆலை ஆதாரங்கள்

லிக்னின் அனைத்து உலர் நில தாவரங்களின் செல் சுவரின் ஒரு அங்கமாக இருக்கும் ஒரு பொருள். இது செல்லுலோஸுக்கு அடுத்தபடியாக அதிக அளவில் காணப்படும் இயற்கை பாலிமர் ஆகும். கார்போஹைட்ரேட் இல்லாத தாவரங்களில் காணப்படும் ஒரே பாலிமர் இந்த பொருள் (சர்க்கரை) மோனோமர்கள். லிக்னோசெல்லுலோஸ் பயோபாலிமர்கள் தாவரங்களுக்கு வடிவம், உறுதிப்பாடு, வலிமை மற்றும் விறைப்புத்தன்மையை வழங்குகின்றன. லிக்னோசெல்லுலோஸ் பயோபாலிமர்கள் மூன்று முக்கிய கூறுகளைக் கொண்டிருக்கின்றன: செல்லுலோஸ் மற்றும் ஹெமிசெல்லுலோஸ் ஒரு கட்டமைப்பை உருவாக்குகின்றன, இதில் லிக்னின் ஒரு வகையான இணைப்பியாக இணைக்கப்பட்டு செல் சுவரை திடப்படுத்துகிறது. செல் சுவர் லிக்னிஃபிகேஷன் தாவரங்களை காற்று மற்றும் பூச்சிகளை எதிர்க்கும் மற்றும் அழுகாமல் உதவுகிறது. லிக்னின் என்பது ஒரு பரந்த ஆனால் பயன்படுத்தப்படாத புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் வளமாகும். லிக்னோசெல்லுலோஸ் பயோமாஸில் 30 சதவிகிதம் வரை பிரதிபலிக்கும் லிக்னின் ஒரு சுரண்டப்படாத பொக்கிஷம் - குறைந்தபட்சம் ஒரு வேதியியல் பார்வையில். பெயிண்ட், செயற்கை இழைகள், உரங்கள் மற்றும் மிக முக்கியமாக பிளாஸ்டிக் போன்ற பல்வேறு பொருட்களை உருவாக்க ரசாயனத் தொழில் பெரும்பாலும் கார்பன் கலவைகளை சார்ந்துள்ளது. இந்தத் தொழில் தாவர எண்ணெய், ஸ்டார்ச், செல்லுலோஸ் போன்ற சில புதுப்பிக்கத்தக்க வளங்களைப் பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் இது அனைத்து சேர்மங்களிலும் 13 சதவிகிதம் மட்டுமே உள்ளது.

லிக்னின், தயாரிப்புகளை தயாரிப்பதற்கு பெட்ரோலியத்திற்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மாற்று

உண்மையில், லிக்னின் என்பது பூமியில் புதுப்பிக்கத்தக்க ஒரே ஒரு மூலமாகும், இதில் ஏராளமான நறுமண கலவைகள் உள்ளன. இது முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது, ஏனெனில் நறுமண கலவைகள் பொதுவாக புதுப்பிக்க முடியாத மூல பெட்ரோலியத்திலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றன, பின்னர் அவை உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. பிளாஸ்டிக், வர்ணங்கள் போன்றவை. இதனால், லிக்னின் திறன் மிக அதிகமாக உள்ளது. புதுப்பிக்க முடியாத படிம எரிபொருளான பெட்ரோலியத்துடன் ஒப்பிடுகையில், லிக்னோசெல்லுலோஸ்கள் இதிலிருந்து பெறப்படுகின்றன. மரம், வைக்கோல் அல்லது மிஸ்காந்தஸ் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆதாரங்கள். லிக்னின் வயல்களிலும் காடுகளிலும் வளரக்கூடியது மற்றும் பொதுவாக காலநிலைக்கு நடுநிலையானது. கடந்த சில தசாப்தங்களாக லிக்னோசெல்லுலோஸ் பெட்ரோலியத்திற்கு ஒரு தீவிர மாற்றாக கருதப்படுகிறது. பெட்ரோலியம் தற்போது இரசாயனத் தொழிலை இயக்குகிறது. பெட்ரோலியம் பல அடிப்படை இரசாயனங்களுக்கு ஒரு மூலப்பொருளாகும், பின்னர் அவை பயனுள்ள பொருட்களை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால் பெட்ரோலியம் புதுப்பிக்க முடியாத ஆதாரம் மற்றும் குறைந்து வருகிறது, எனவே புதுப்பிக்கத்தக்க ஆதாரங்களைக் கண்டுபிடிப்பதில் கவனம் செலுத்த வேண்டும். இது மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய மாற்றாகத் தோன்றுவதால், லிக்னினை படத்தில் கொண்டுவருகிறது.

லிக்னின் அதிக ஆற்றல் நிறைந்தது, ஆனால் இந்த ஆற்றலை மீட்டெடுப்பது சிக்கலானது மற்றும் விலையுயர்ந்த செயல்முறையாகும், இதன் விளைவாக உயிரி எரிபொருள் கூட உருவாக்கப்படுகிறது, இதன் விளைவாக பொதுவாக விலை அதிகமாக உள்ளது மற்றும் தற்போது பயன்பாட்டில் உள்ள "போக்குவரத்து ஆற்றலை" பொருளாதார ரீதியாக மாற்ற முடியாது. லிக்னினை உடைத்து மதிப்புமிக்க இரசாயனங்களாக மாற்றுவதற்கான செலவு குறைந்த வழிகளை உருவாக்குவதற்கு பல அணுகுமுறைகள் ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், பல வரம்புகள் லிக்னின் போன்ற தொடு ஆலைப் பொருளை மாற்று ஆற்றல் மூலமாகப் பயன்படுத்துவதைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன அல்லது அதை அதிக செலவு குறைந்ததாக மாற்ற முயற்சிக்கின்றன. ஒரு சமீபத்திய ஆய்வு பாக்டீரியாவை (E. கோலி) திறமையான மற்றும் உற்பத்தி செய்யும் உயிரிமாற்ற செல் தொழிற்சாலையாக வெற்றிகரமாக வடிவமைத்துள்ளது. பாக்டீரியா மிக வேகமாக வளர்ந்து பெருகும் மற்றும் அவை கடுமையான தொழில்துறை செயல்முறைகளைத் தாங்கும் திறன் கொண்டவை. இந்தத் தகவல் இயற்கையாகக் கிடைக்கும் லிக்னின் சிதைவுகளைப் பற்றிய புரிதலுடன் இணைக்கப்பட்டது. படைப்பு வெளியிடப்பட்டது அமெரிக்காவின் தேசிய அறிவியல் அகாடமியின் செயல்முறைகள்.

சாண்டியா நேஷனல் லேபரட்டரீஸில் டாக்டர் சீமா சிங் தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு லிக்னினை இயங்குதள இரசாயனங்களாக மாற்றுவதில் எதிர்கொள்ளும் மூன்று முக்கிய சிக்கல்களைத் தீர்த்துள்ளது. முதல் பெரிய தடையாக இருக்கிறது பாக்டீரியா E.Coli பொதுவாக மாற்றத்திற்குத் தேவையான என்சைம்களை உற்பத்தி செய்யாது. நொதித்தல் வளையத்தில் ஒரு "தூண்டி" சேர்ப்பதன் மூலம் நொதிகளை உருவாக்கும் இந்த சிக்கலை விஞ்ஞானிகள் தீர்க்க முனைகின்றனர். இந்த தூண்டிகள் பயனுள்ளவை ஆனால் மிகவும் விலை உயர்ந்தவை, இதனால் உயிரி சுத்திகரிப்புக் கருவிகள் என்ற கருத்தில் சரியாகப் பொருந்தாது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு கருத்தை முயற்சித்தனர், அதில் வெண்ணிலா போன்ற லிக்னின் பெறப்பட்ட கலவை ஒரு அடி மூலக்கூறு மற்றும் பொறியியல் மூலம் தூண்டியாக பயன்படுத்தப்பட்டது. பாக்டீரியா இ - கோலி. இது விலையுயர்ந்த தூண்டியின் தேவையைத் தவிர்க்கும். இருப்பினும், குழு கண்டுபிடித்தது போல், வெண்ணிலா ஒரு நல்ல தேர்வாக இல்லை, குறிப்பாக லிக்னின் உடைந்தவுடன், வெண்ணிலா அதிக அளவில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, மேலும் இது ஈ.கோலியின் செயல்பாட்டைத் தடுக்கத் தொடங்குகிறது, அதாவது வெண்ணிலா நச்சுத்தன்மையை உருவாக்கத் தொடங்குகிறது. ஆனால் அவர்கள் பொறியியல் செய்தபோது இது அவர்களுக்கு சாதகமாக வேலை செய்தது பாக்டீரியா. புதிய சூழ்நிலையில், E.Coli க்கு நச்சுத்தன்மையுள்ள இரசாயனமானது "லிக்னின் மதிப்பீட்டின்" சிக்கலான செயல்முறையைத் தொடங்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வெண்ணிலா இருந்தால், அது என்சைம்களை செயல்படுத்துகிறது மற்றும் பாக்டீரியா வெண்ணிலினை கேடகோலாக மாற்றத் தொடங்குகிறது, இது விரும்பிய இரசாயனமாகும். மேலும், தற்போதைய அமைப்பில் தானாகவே ஒழுங்குபடுத்தப்படுவதால், வெண்ணிலின் அளவு ஒருபோதும் நச்சு அளவை எட்டாது. மூன்றாவது மற்றும் இறுதி பிரச்சனை செயல்திறன் பற்றியது. மாற்றும் முறை மெதுவாகவும் செயலற்றதாகவும் இருந்தது, எனவே ஆராய்ச்சியாளர்கள் மற்ற பாக்டீரியாக்களிலிருந்து மிகவும் பயனுள்ள டிரான்ஸ்போர்ட்டர்களைக் கண்டறிந்து அவற்றை E. கோலியில் வடிவமைத்தனர், இது செயல்முறையை வேகமாகக் கண்காணித்தது. இத்தகைய புதுமையான தீர்வுகள் மூலம் நச்சுத்தன்மை மற்றும் செயல்திறன் சிக்கல்களை சமாளிப்பது உயிரி எரிபொருள் உற்பத்தியை மிகவும் சிக்கனமான செயல்முறையாக மாற்ற உதவும். மேலும், வெளிப்புற தூண்டியை அகற்றுவதுடன், தன்னியக்க ஒழுங்குமுறையை இணைத்துக்கொள்வதன் மூலம் உயிரி எரிபொருள் தயாரிக்கும் செயல்முறையை மேலும் மேம்படுத்தலாம்.

லிக்னின் உடைந்தவுடன், அது நைலான், பிளாஸ்டிக், மருந்துகள் மற்றும் தற்போது பெட்ரோலியம் அல்லாத பிற முக்கிய பொருட்களாக மாற்றப்படும் மதிப்புமிக்க மேடை இரசாயனங்களை வழங்கும் அல்லது அதற்கு பதிலாக "அனுமதிக்கும்" திறன் கொண்டது என்பது நன்கு நிறுவப்பட்டுள்ளது. - புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஆதாரம். உயிரி எரிபொருள் மற்றும் உயிரி உற்பத்திக்கான செலவு குறைந்த தீர்வுகளை ஆராய்ச்சி செய்வதற்கும் மேம்படுத்துவதற்கும் ஒரு படியாக இந்த ஆய்வு பொருத்தமானது. பயோ இன்ஜினியரிங் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி, பாக்டீரியல் ஈ.கோலியுடன் மட்டுமின்றி, மற்ற நுண்ணுயிர் ஹோஸ்ட்களுடனும் அதிக அளவில் இயங்குதள இரசாயனங்கள் மற்றும் பல புதிய இறுதி தயாரிப்புகளை உருவாக்க முடியும். இந்த தயாரிப்புகளின் பொருளாதார உற்பத்தியை நிரூபிப்பதில் ஆசிரியர்களின் எதிர்கால ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்தும். இந்த ஆராய்ச்சி ஆற்றல் உற்பத்தி செயல்முறைகள் மற்றும் பசுமை தயாரிப்புகளுக்கான சாத்தியக்கூறுகளின் வரம்பை விரிவாக்குவதில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. எதிர்காலத்தில் லிக்னோசெல்லுலோஸ் நிச்சயமாக பெட்ரோலியத்தை நிரப்ப வேண்டும் என்று ஆசிரியர்கள் குறிப்பிடுகின்றனர்.

***

ஆதாரம் (ங்கள்)

வூ டபிள்யூ மற்றும் பலர். 2018. லிக்னின் மதிப்பீட்டிற்கான தன்னியக்க ஒழுங்குமுறை அமைப்புடன் பொறியியல் ஈ.கோலை நோக்கி, தேசிய அகாடமி ஆஃப் சைன்சின் செயல்முறைகள். 115(12) https://doi.org/10.1073/pnas.1720129115

***