מעבר מתאית למולקולות קטנות של סוכרים
צוות מדענים ממכון מקס פלאנק לחקר פחמן (MPI-KoFo) במוהלהיים-סור-לה-רוהר פיתח שיטה חדשה המאפשרת לפרק תאית בקלות יחסית לאבני הבניין שלה, הסוכרים. זה יכול לפתוח את הדלת לייצור חומרי גלם ודלק ביולוגי מביומסה מעץ או מפסולת צמחית, ולכן ללא תחרות עם מוצרי מזון.
תאית, המולקולה האורגנית הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ, היא המרכיב העיקרי של תאי הצמח. מכיוון שהוא יציב במיוחד, עד כה היה קשה לתעשייה לנתק אותו במרכיביו היסודיים. כמות אנרגיה משמעותית נותרה ללא שימוש.
רוברטו רינאלדי, רג'ינה פאלקוביץ ופרדי שוהט מ- MPI-KoFo הצליחו כעת להתגבר על מכשול זה, באמצעות זרז מוצק חומצי ומדיום יוני. התהליך המתקבל מאפשר לפצל באופן סלקטיבי שרשראות תאיות ארוכות לחתיכות קטנות תוך מספר שעות או פחות. בנוסף, יתרון הוא שמופיעים מעט תוצרי לוואי, מה שמפחית את הסיכון לסיבוכים בעקבות הטיפול. ניתן לשחזר את הזרז ולהשתמש בו מחדש בסוף התגובה.
ראשית, החוקרים מציבים את מולקולת התאית בתמיסה יונית. זהו מלח, נוזלי בטמפרטורת החדר, המכיל אלמנטים טעונים באופן חיובי ושלילי. "שלב זה מנגיש את השרשראות הארוכות של התאית לתגובות הכימיות הבאות, ועל כן ניתן לתקיף על ידי זרזים מוצקים", מסביר פ. שוכט.
צוות MPI-KoFo קבע בינתיים אילו תכונות זרז חייב להיות כדי לנתק תאית. החומר חייב להיות חומצי, כלומר מסוגל לתת פרוטונים של H +. עליו להיות גם בעל שטח פנים גדול ונקבוביות בגודל הנכון, מכיוון שהתאית המומסת בתמיסה היונית צמיגה מאוד, מה שמקשה על הובלת השרשראות לזרז. "גילינו שהשרף המהונדס כימית מתאים במיוחד לניתוק קשרי הסוכר של התאית", ממשיך פרדי שות '.
בתוספת מים, שרשרות הסוכר המקוצרות כך שוקעות לקרקעית, כך שקל להפריד ביניהן לבין התמיסה. לאחר מכן החוקרים מסננים את התמיסה ומשחזרים את הזרז. "על מנת להשיג סוף סוף את אבני הבניין הקטנות ביותר של תאית, יש צורך בצעד נוסף באמצעות, למשל, שימוש באנזימים." אלה חותכים את השרשראות הקצרות למולקולות סוכר מבודדות. תהליך זה של "פירוק" - מתאית למולקולות גלוקוז - נקרא דפולימריזציה.
השיטה החדשה מאפשרת, בין היתר, לחתוך רכיבי צמח יציבים מאוד, כמו תאית מיקרו-גבישית, או אפילו עץ. "אנו יכולים לומר שבזכות שיטה זו, פירוק העץ לסוכרים אפשרי", מעיר פ. שוהט.
טיפול תאית זה פותח דרכי יישום רבות. על מולקולות הסוכר שהושגו כך ניתן היה לתסיסה אלכוהולית והאתנול שיוצר אז כדלק ביולוגי, מבלי להתחרות במוצרי מזון. שאריות עץ או קש יכולות לשמש כחומר בסיסי. עם זאת, נותרה עבודת פיתוח משמעותית לפני השימוש בשיטה זו בקנה מידה גדול. בפרט, פתרונות יוניים הם יקרים מאוד, דבר המחייב שימוש חוזר במחזור הייצור, ולכן פיתוח גישה למיחזור.
פרדי שות '- מכון מקס פלאנק לפאר קהלנפורשונג, מוהליים אן דר רוהר - טלפון: +49 208 306 2373 - דוא"ל: schueth@mpi-muehlheim.mpg.de
מקור: BE גרמניה