Ферментируемые сахара — устойчивая альтернатива невозобновляемым ресурсам
Топливо, корма для животных и другие важные продукты, богатые углеродом, могут получить устойчивую замену благодаря новому подходу к переработке растительной биомассы — лигноцеллюлозы, которая естественным образом образуется растениями при фотосинтезе и составляет половину сухого вещества растений.
Обзор работы и текущего статуса опубликован 24 февраля в Biotechnology Advances.
"Лигноцеллюлозная биомасса — самый распространенный устойчивый источник углерода на планете и имеет огромный потенциал для замены ископаемых ресурсов при условии рентабельной конверсии", — заявил Лю Яцзюнь, автор статьи и исследователь из Циндаоского института биоэнергетики и биопроцессных технологий (QIBEBT) Китайской академии наук. "Лигноцеллюлозные остатки, особенно сельскохозяйственные отходы, представляют собой одну из лучших замен ископаемым ресурсам из-за их низкой цены, высокой доступности и широкого распространения".
Оценочный мировой годовой объем производства лигноцеллюлозной биомассы превышает 200 миллиардов тонн, что представляет собой обширный возобновляемый ресурс — если его можно преобразовать в полезную форму.
"Лигноцеллюлозная биомасса устойчива к расщеплению и трудно поддается деструкции", — отметил Лю.
Основной компонент лигноцеллюлозы — целлюлоза, прочный материал, отвечающий за жесткую структуру клеточных стенок растений. Биоконверсия лигноцеллюлозы в биотопливо и биохимикаты возможна, но, по словам Лю, стоимость и эффективность ферментов, используемых для запуска конверсии, вызывают озабоченность.
Ранее предложенные методы конверсии включали раздельное производство ферментов, расщепление лигноцеллюлозы и последующее брожение полученного сахара или одновременное проведение обоих процессов. Новый метод, предложенный Лю и его командой, называется консолидированной биосахарфикацией (CBS). В этом процессе для переработки и деструкции лигноцеллюлозы используются цельно-клеточные биокатализаторы, а этап ферментации полностью отделен.
Эта стратегия нацелена на получение в качестве конечного продукта ферментируемых сахаров, а не таких конечных продуктов, как биотопливо. Полученные сахара затем можно использовать в качестве платформенных химических веществ для последующих процессов ферментации, производящих биотопливо или другие биохимикаты.
"CBS считается перспективной для внедрения биоконверсии лигноцеллюлозы в реальный мир, поскольку демонстрирует огромные преимущества в снижении затрат на производство ферментов и оптимизации операционных процессов", — сказал Лю. "Однако, как новая технология, CBS все еще требует улучшения и инноваций существующих процессов и инструментов для достижения прорыва в реальном мире".
Команда Лю в настоящее время проводит пилотную демонстрацию технологии CBS, намереваясь предоставить дополнительные доказательства ее промышленного применения и масштабируемости.