химические вещества вокруг нас. Они имеют решающее значение во всех отраслях промышленности, от сельского хозяйства до продуктов питания и косметики. Большинство людей мало задумываются о том, как производятся эти химические вещества, и, конечно, очень немногие считают химическую промышленность фактором, способствующим зависимости нашего общества от нефти. Но это.

Исторически нефть использовалась для разработки химических веществ, необходимых для таких продуктов, как пестициды, пищевые добавки и косметика. Хотя многие из строительных блоков, необходимых для естественного производства этих химических веществ, попытка использовать эти природные материалы и использовать их в крупномасштабных промышленных процессах оказалась сложной и дорогостоящей. Таким образом, вместо нефти используется.

До недавнего времени нефть считалась дешевым товаром, который имелся в изобилии, поэтому нефть идеально подходила для использования в химической промышленности. Однако мир изменился. Теперь мы осознаем необходимость уменьшить нашу зависимость от нефти в целях защиты окружающей среды и поддержания нашей национальной безопасности. Это также проблемы со здоровьем по поводу использования нефти в продуктах, которые мы едим и применяем к нашему телу.

Вот почему так важны новые передовые методы промышленной биотехнологии; они позволяют использовать инженерные бактериальные клетки, а не нефть, в разработке химических веществ, которые будут использоваться в этих продуктах. Важно отметить, что бактерии можно выращивать на ряде дешевых и возобновляемых ресурсов, даже на различных видах сельскохозяйственных угодий.

Однако для эффективного использования бактерий - и таким образом, который может быть расширен промышленными предприятиями - нам нужно знать гораздо больше о биологии бактериальных клеток. Только изучая механизмы и процессы, лежащие в основе клеток, мы можем узнать, как использовать их для разработки органических химикатов способом, который ранее был невозможен для промышленности.

Дружественные бактерии

В университете Ньюкасла Центр бактериальной клеточной биологии мы потратили годы на изучение Сенная палочка, бактерия, которая мирно живет в почве или даже в кишечнике человека, Этот организм и его родственники очень хорошо вырабатывают и секретируют ферменты, которые являются катализаторами всех видов полезных процессов. Это значит бациллы уже широко используются в промышленности, например, при производстве ферменты, которые используются в биологических стиральных порошках такие как протеазы (которые расщепляют пятна крови, яиц и других белков) или амилазы (которые растворяют крахмал).

Однако спектр ферментов, которые они могут эффективно секретировать, гораздо более ограничен, чем хотелось бы. Исследования фундаментальных структур и процессов бактерии в настоящее время начинают давать нам возможность спроектировать клетки, чтобы секретировать более широкий спектр белков из различных источников.

Это означает, что вскоре бацилла будет использоваться для производства всех видов ферментов, включая те, которые необходимы в химической промышленности для замены процессов, в настоящее время зависящих от нефти.

Это огромная возможность. Годовой оборот европейской промышленной биотехнологии составляет, по оценкам, более 60 миллиардов евро, и прогнозируется, что мировой рынок промышленных ферментов стоимостью $ 7.1 млрд по 2018. Только моющие ферменты составляют бизнес на миллиард долларов.

Тем не менее, дальнейшая зависимость от решений на основе нефти будет препятствовать росту и может иметь значительные социальные и экологические последствия. Замена нефти бактериями окажет реальное влияние на жизнь людей.

Водоросли против загара

Suncream - хороший пример. Один из проектов В Ньюкасле мы работаем над разработкой органических поглотителей ультрафиолетовых лучей из возобновляемых материалов для использования в солнцезащитных кремах.

Ущерб от воздействия ультрафиолетового излучения является серьезной проблемой, и растет спрос на косметику, которая блокирует ультрафиолетовое излучение. Промышленность опирается на технологию на основе масла и частицы неорганического оксида металла для создания материалов, которые блокируют УФ-лучи для использования в солнцезащитных кремах.

Тем не менее, мы знаем, что фотосинтетические бактерии, называемые цианобактериями, которые растут в море, делают свои собственные органические солнцезащитные молекулы, Беря соответствующие гены из цианобактерий и пересаживая их в бактерии, которые уже широко используются в химическом производстве, мы надеемся, что сможем изменить это. Если мы добьемся успеха, процесс можно будет легко расширить, так что косметическая промышленность сможет разработать дешевый органический солнцезащитный крем.

Это только один пример того, как бактерии могут поддерживать будущее без масла. Уже ведется работа по изучению возможности использования отходов для выращивания бактерий или других микроорганизмов, которые могут сделать такие химические вещества, как этанол, для использования в качестве «биотоплива» для автомобилей и самолетов, что еще больше сократит использование масла.

Еще предстоит проделать большую работу, чтобы воплотить это видение в жизнь, но, продолжая исследовать, как работают бактериальные клетки и как их можно использовать в химическом производстве, мы можем видеть будущее, в котором отходы превращаются в энергию, и мы можем жить без масло.

Эта статья изначально была опубликована в Беседа
Читать оригинал статьи.

Об авторе

Профессор Джефф Эррингтон - директор Центра бактериальной клеточной биологии при Университете Ньюкасла. Профессор Эррингтон - выдающийся клеточный и молекулярный биолог, интересующийся фундаментальными биологическими проблемами, особенно клеточным циклом и морфогенезом клеток у бактерий. Он является членом Королевского общества с большим опытом коммерческой эксплуатации фундаментальной науки.