Para peneliti menggunakan Escherichia coli untuk mengganggu proses biologis yang mengubah asam lemak menjadi membran sel, menyalurkan asam lemak di sepanjang jalur biologis yang berbeda sehingga bakteri membuat propana terbarukan yang siap pakai mesin, bukan membran sel.
Pengembangan tersebut merupakan langkah menuju produksi komersial sumber bahan bakar yang suatu hari nanti dapat memberikan alternatif pengganti bahan bakar fosil.
Propana adalah sumber bahan bakar bersih yang menarik karena memiliki pasar global yang ada. Itu sudah diproduksi sebagai produk sampingan selama pemrosesan gas alam dan pemurnian minyak bumi, tetapi keduanya merupakan sumber daya yang terbatas. Dalam bentuknya yang sekarang, gas ini merupakan bagian terbesar dari LPG (liquid petroleum gas), yang digunakan dalam banyak aplikasi, mulai dari pemanas sentral hingga kompor berkemah dan kendaraan bermotor konvensional.
Dalam studi baru, tim ilmuwan dari Didirikan pada 8 Juli 1907, oleh Royal Charter, Imperial College London adalah universitas riset publik di London dengan fokus pada sains, teknik, kedokteran, dan bisnis. Kampus utamanya terletak di South Kensington, dan memiliki kampus inovasi di White City, stasiun lapangan penelitian di Silwood Park, dan rumah sakit pendidikan di seluruh London. Nama lengkap resminya adalah Imperial College of Science, Technology and Medicine.
Imperial College London dan University of Turku di Finlandia menggunakan Escherichia coli untuk menginterupsi sistem biologis proses yang mengubah asam lemak menjadi membran sel.Para peneliti menggunakan enzim untuk menyalurkan asam lemak di sepanjang jalur biologis yang berbeda, sehingga bakteri membuat propana terbarukan yang siap pakai mesin, bukan membran sel.
Tujuan utama mereka adalah memasukkan sistem rekayasa ini ke dalam bakteri fotosintetik, sehingga suatu hari nanti secara langsung mengubah energi matahari menjadi bahan bakar kimia.
Hasil penelitian tersebut dipublikasikan di jurnal Nature Communications.
Dr Patrik Jones, dari Department of Life Sciences di Imperial College London mengatakan: “Meskipun penelitian ini berada pada tahap yang sangat awal, studi pembuktian konsep kami menyediakan metode untuk produksi bahan bakar terbarukan yang sebelumnya hanya dapat diakses dari cadangan fosil. . Meskipun sejauh ini kami hanya memproduksi dalam jumlah kecil, bahan bakar yang kami hasilkan siap untuk langsung digunakan di mesin. Ini membuka kemungkinan untuk produksi bahan bakar terbarukan yang berkelanjutan di masa depan yang pada awalnya dapat melengkapi, dan setelah itu menggantikan bahan bakar fosil seperti solar, bensin, gas alam, dan bahan bakar jet.”
Para ilmuwan memilih untuk menargetkan propana karena dapat dengan mudah keluar dari sel sebagai gas, namun membutuhkan sedikit energi untuk berubah dari keadaan gas alami menjadi cairan yang mudah diangkut, disimpan, dan digunakan.
“Bahan bakar fosil adalah sumber daya yang terbatas dan karena populasi kita terus bertambah, kita harus mencari cara baru untuk memenuhi permintaan energi yang meningkat. Akan tetapi, merupakan tantangan besar untuk mengembangkan proses terbarukan yang berbiaya rendah dan berkelanjutan secara ekonomi. Saat ini alga dapat digunakan untuk membuat biodiesel, tetapi tidak layak secara komersial karena pemanenan dan pengolahan membutuhkan banyak energi dan uang. Jadi kami memilih propana karena dapat dipisahkan dari proses alami dengan energi minimal dan kompatibel dengan infrastruktur yang ada agar mudah digunakan” tambah Dr Jones.
Menggunakan E. coli sebagai organisme inang, para ilmuwan menginterupsi proses biologis yang mengubah asam lemak menjadi membran sel. Dengan menghentikan proses ini pada tahap awal mereka dapat menghilangkan butirat Setiap zat yang ketika dilarutkan dalam air, memberikan pH kurang dari 7,0, atau mendonorkan ion hidrogen.
asam, senyawa berbau tidak enak yang merupakan prekursor penting untuk produksi propana.
Untuk menghentikan proses tersebut, para peneliti menemukan varian baru dari enzim yang disebut thioesterase yang secara khusus menargetkan asam lemak dan melepaskannya dari proses alami. Mereka kemudian menggunakan enzim bakteri kedua, yang disebut CAR, untuk mengubah asam butirat menjadi butiraldehida. Akhirnya, mereka menambahkan enzim yang baru ditemukan yang disebut aldehyde-deformylating oxygenase (ADO), yang diketahui secara alami membuat hidrokarbon, untuk membentuk propana.
Upaya sebelumnya untuk menggunakan enzim ADO terbukti mengecewakan karena para ilmuwan tidak dapat memanfaatkan kekuatan alami enzim untuk menciptakan bahan bakar yang lebih bersih. Tetapi para ilmuwan di Imperial menemukan bahwa dengan menstimulasi ADO dengan elektron, mereka dapat secara substansial meningkatkan kemampuan katalitik enzim, dan akhirnya menghasilkan propana.
Tingkat propana yang diproduksi para ilmuwan saat ini seribu kali lebih sedikit dari yang dibutuhkan untuk mengubahnya menjadi produk komersial, jadi mereka sekarang bekerja untuk menyempurnakan proses sintetis yang baru dirancang. Dr Jones berkata: “Saat ini, kami tidak memiliki pemahaman penuh tentang bagaimana molekul bahan bakar dibuat, jadi kami sekarang mencoba untuk mengetahui dengan tepat bagaimana proses ini terungkap. Saya berharap dalam 5-10 tahun ke depan kita akan dapat mencapai proses yang layak secara komersial yang akan memenuhi kebutuhan energi kita secara berkelanjutan.”
Penelitian ini didanai oleh hibah dari Dewan Riset Eropa.
Publikasi : Pauli Kallio, dkk., “Jalur rekayasa untuk biosintesis propana terbarukan,” <em>Nature Communications</em> adalah peer-review, open-access, jurnal ilmiah multidisiplin yang diterbitkan oleh Nature Portfolio. Ini mencakup ilmu-ilmu alam, termasuk fisika, biologi, kimia, kedokteran, dan ilmu bumi. Itu mulai diterbitkan pada tahun 2010 dan memiliki kantor editorial di London, Berlin, Kota New York, dan Shanghai.
Nature Communications 5, Nomor artikel: 4731; doi:10.1038/ncomms5731
Gambar: Imperial College London
