Ученые Калифорнийского университета впервые продемонстрировали возможность использования синтезируемых водорослями белков в качестве сырья для производства биотоплива.

В настоящее время для производства биотоплива используют два типа сырья:

1) растительные углеводы, такие как сахара и лигноцеллюлозу, и

2) богатое липидами растительное масло.

По словам руководителя исследования профессора Джеймса Лиао (James C. Liao), белки не входят в этот список преимущественно из-за стереотипа, согласно которому они являются продуктом питания. Он утверждает, что существует огромное количество белков, непригодных для использования в пищу, но являющихся перспективным сырьем для производства биотоплива.

В условиях достаточного количества питательных веществ белки являются преобладающим компонентом клеток быстрорастущих микроорганизмов, в том числе одноклеточных водорослей. Скорость накопления белковой массы превышает таковую любого другого биологического материала, в том числе целлюлозы и липидов. Кроме того, в отличие от лигноцеллюлозы, белки очень легко расщепляются, а в отличие от липидов водорослей не нуждаются в обезвоживании.

Основной сложностью в работе с белковым сырьем является превращение белковых гидролизатов в топливо или другие материалы. Суть проблемы заключается в том, что вместо конвертирования в другие соединения микроорганизмы предпочитают использовать белки для построения собственных клеток.

Для преодоления этой проблемы ученые создали искусственную систему обмена веществ, обеспечивающую выведение восстановленного азота (в виде аммиака) из бактериальных клеток и заставляющую клетки расщеплять белки, не используя их для собственного роста. Кроме того, они разработали метод сбора выделяющегося при этом аммиака для последующей переработки на удобрения, способствующие быстрому росту продуцирующих белковую массу водорослей.

Такой подход не только позволяет обходиться без дорогостоящих биореакторов, но и решает проблему загрязнения окружающей среды соединениями азота, в большом количестве содержащимися в отходах от производства биотоплива, осуществляемого традиционными методами. При разложении таких соединений выделяется большое количество оксида азота, опасность которого в отношении развития «парникового эффекта», по оценкам специалистов, примерно в 300 раз превышает опасность углекислого газа.

Согласно подсчетам разработчиков, территория, необходимая для производства 225 млн литров биотоплива с помощью новой технологии, составляет всего 24 600 км².