Biyoenerjideki Büyük Buluş: Bitkilerden Yakıt Üretimi Konusunda Yardımcı Olabilecek Daha Ucuz Bir Yöntem Geliştirildi

Fotoğraf: Yeni bir keşif, biyoyakıt üretiminin maliyetini daha uygun bir hale getirebilir.

Kimyagerler ve mühendisler laboratuvar ortamındaki biyoenerji üretiminin önemli bir bileşenini oluştururlar.

Bilim insanları, birçok biyolojik sürecin merkezinde kimyasal bir reaksiyonun gerçekleştirilmesinin daha ucuz ve daha verimli bir yolunu buldular, bu da bitkilerden biyoyakıt üretiminin daha iyi yollarla gerçekleştirilmesini sağlayabilir.

Dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları çok uzun bir süredir biyoyakıtları ve diğer biyo ürünleri daha ucuza üretebilmenin yollarını aramaktadır; Scientific Reports dergisinde yayınlanan bu çalışma, bunu yapmanın mümkün olduğunu öne sürmektedir.

Ohio Eyalet Üniversitesi’nden kimya ve biyokimya üzerine çalışmalar yapan ve makalenin kıdemli yazarı Profesör Venkat Gopalan, “Son ürünün fosil yakıtlarla rekabet edebilmesini istiyorsanız, şekerin alkole dönüştürülme sürecinin çok verimli bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekir” dedi. “Bunun nasıl yapılacağına ilişkin süreç iyi bir şekilde oluşturulmuştur, ancak maliyet, devletin sağlamış olduğu önemli yardımlarla bile bu durumu zorlaştırmaktadır. Bu yeni gelişim muhtemelen maliyeti düşürmeye yardımcı olacaktır” dedi.

Keşiflerinin merkezinde hücrelerdeki karbonun enerjiye dönüştürülmesini sağlayan “yardımcı moleküllerin” oluşturulabilmesi için daha ucuz ve daha basit bir yöntem yer almaktadır. Bu yardımcı moleküller (kofaktörler) nikotinamid adenin dinükleotid (NADH) ve türevidir (NADPH). İndirgenmiş bu kofaktörlerin, bütanol ve yakıtlar için şekerin bitkilerden etanole dönüştürülmesinde kilit rol oynadığı uzun zamandır bilinmektedir. Her iki kofaktör de kanser hücrelerinin metabolizmasının yavaşlatılmasında önemli bir rol oynar ve bazı kanser türleri için tedavi hedefi olmuştur.

Ancak NADH ve NADPH pahalıdır.

Ohio Eyalet Üniversitesi’nden kısa bir süre önce emekli olan ve makalenin kıdemli yazarı Profesör Vish Subramaniam, “Üretim maliyetinin yarı yarıya düşürülmesi, bu biyoyakıtları benzin içeren esnek yakıtların üretilmesinde çok çekici bir katkı maddesi haline getirir” dedi. “Bütanol, maliyetinin çok yüksek olması sebebiyle genel olarak katkı maddesi olarak kullanılmaz. Bu kofaktörün kullanımı maliyete bağlı olduğu için bütanolün maliyetini yarı yarıya düşürebilirsiniz.”

Araştırmacılar, bu indirgenmiş kofaktörlerin laboratuvar ortamında elde edilebilmesi için nikel ve bakırı katmanlar haline getirerek bir elektrot tasarladılar. Bu elektrot, NADH’nin ve NADPH’nin bunlara karşılık gelen oksitlenmiş formlarından yeniden oluşturulmalarına izin vermiştir. Araştırmacılar laboratuvarlarında başka bir molekülden alkol üretirken NADPH’yi kofaktör olarak kullanabildiler. Tasarladıkları elektrotun biyokütlenin biyoyakıtlara dönüştürülmesinde yardımcı olabileceğini göstermek için bir test gerçekleştirdiler. Bu çalışma, Subramaniam’ın laboratuvarındaki makine mühendisliği bölümü yüksek lisans öğrencisi Jonathan Kadowaki ve havacılık mühendisliği bölümü yüksek lisans öğrencisi Travis Jones ile Gopalan’ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Anindita Sengupta tarafından gerçekleştirildi.

Ancak NADH’nin ve NADPH’nin hücrelerdeki pek çok enerji dönüştürme işleminin merkezinde yer alması sebebiyle bu keşif diğer yapay uygulamalara da yardımcı olabilir.

Subramaniam’ın bir önceki çalışması, elektromanyetik alanların bazı meme kanserlerinin yayılmasını yavaşlattığını göstermiştir.

Bilim insanlarının, bazı kanser hücrelerinde elektron akışının daha kolay ve uygun bir şekilde kontrol edilmesiyle bu hücrelerin büyümesini ve metastaz yapma yeteneklerini potansiyel olarak yavaşlatmalarının mümkün olabileceğini söyledi.

Subramaniam, kariyerinin geri kalanını bilim insanlarının sentetik bir bitki elde edip edemeyeceğini araştırmakla geçirdi; bu, karbondioksitin oksijene dönüştürülmesinde güneş enerjisinin kullanılmasını önemli ölçüde etkileyecek bir olaydır. Böyle bir buluşun potansiyel olarak atmosferdeki karbondioksit miktarını azaltabileceğini ve iklim değişikliğinin ele alınmasına yardımcı olabileceğini düşünmektedir.

Subramaniam, “Sentetik bir bitki elde edebilir miyiz veya küresel ısınma sorununu karbondioksitle çözebilecek bir şey yapabilir miyiz?” sorularıyla her zaman ilgilendiğini açıkladı. “Ormanlarımızı yok etmeye devam ettiğimiz için bunun bitkilerle yapılmasının mümkün olmadığı bir zamanda başka inorganik yollara başvurabilir miyiz?” diye ekledi.

Bu keşif, bu hedef doğrultusunda atılmış bir adım olabilir. Bitkiler, karbondioksitin fotosentez yoluyla oksijene ve şekere dönüştürülmesi için NADPH’yi kullanır. NADPH’yi daha erişilebilir ve daha uygun fiyatlı hale getirmek, yapay bir fotosentez reaksiyonunun elde edilmesini mümkün kılabilir.

Ancak en olası ve en acil uygulaması biyoyakıtlar için gereklidir.

Araştırmacıların bu bilimsel araştırma için bir araya gelmesi nadirdir. Biyokimya üzerine çalışan kimyagerler ve mühendisler genel olarak ortak bir laboratuvar araştırması yapmazlar.

Gopalan ve Subramaniam, Ohio Eyaleti Uygulamalı Bitki Bilimleri Merkezi’nin (CAPS) ev sahipliği yaptığı oturumda bir araya geldi ve kendilerine toplumun en büyük sorunlarından bazılarını çözmeye yardımcı olabilecek “büyük gökyüzü fikirleri” hakkında düşünmeleri söylendi. Subramaniam, Gopalan’a elektrotlar ve hücrelerle yaptığı çalışmalardan bahsetti ve sonrasında bu konu üzerine tartışmaya başladıklarını söyledi. CAPS atölyesi olmasaydı birbirleriyle kesinlikle iletişim kuramayacaklarını da belirtti.

Kaynak: scitechdaily.com