18.10.2024 г.
Найден способ превратить деревья в экологичные промышленные химикаты

Американские ученые проанализировали, как бактерия Anaerocellum bescii поедает и перерабатывает в химикаты два вида деревьев — обычный тополь и тополь с модифицированным составом полимера лигнина. Оказалось, что бактерия активнее поедала растения, если в составе их лигнина было меньше метокси-групп. Теперь команда будет работать над тем, чтобы уменьшить концентрацию таких соединений в измененных тополях. Это позволит перерабатывать деревья и целлюлозу в промышленные химикаты выгодно и с минимальным воздействием на окружающую среду. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Ученые уже долгое время подбирают альтернативы для создания ацетона, этанола, газообразного водорода и других промышленных химикатов, производящихся сегодня из невозобновляемых ископаемых источников. Деревья, самая распространенная биомасса на Земле, является для этого идеальным ресурсом. Однако в структуре растений есть полимер лигнин. Он делает деревья жесткими и затрудняет их обработку и до сих пор было неизвестно, почему.

Американские ученые решили выяснить, почему лигнин затрудняет обработку деревьев. В прошлом году они уже работали над проблемой лигнина и создали тополь с измененным содержанием и составом полимера с помощью технологии редактирования генома CRISPR. Теперь исследователи сравнили то, как обычные и новые деревья поедаются бактериями и затем превращаются в полезные продукты. Они посадили на деревья модифицированную бактерию Anaerocellum bescii, первоначально найденную в горячих источниках на Камчатке в России. Высокая температура, при которой растет эта бактерия, позволяет превращать деревья в химические компоненты в обычном промышленном процессе, а не в стерильных условиях.

Оказалось, что Anaerocellum bescii активнее поедала деревья и разлагала их, если в составе лигнина было меньше метокси-групп, то есть функциональных групп из метильной группы, связанной с кислородом.

«Это прояснило загадку того, почему низкое содержание лигнина само по себе не является ключом — дьявол кроется в деталях. Низкое содержание метоксила, вероятно, делает целлюлозу более доступной для бактерий», — подтвердил Роберт Келли, соавтор исследования из Университета штата Северная Каролина, США.

Теперь у производителей модифицированных тополей есть конкретная задача — изменить состав лигнина и уменьшить содержание метокси-групп. Команда уже приступила к полевым испытаниям таких деревьев. По словам авторов, открытие позволит выращивать тополя с низким содержанием лигнина и метокси-групп и перерабатывать их в промышленные химикаты выгодно и с минимальным воздействием на окружающую среду.

Автор: Ксения Земскова

https://inscience.news/ru/article/world-science/chemistry-and-materials/naiden-sposob-prevratit-derevya-v-ekologichnye-pr