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        挪威利用煙草植物生產生物質分解酶

        放大字體  縮小字體 發布日期:2017-06-29  瀏覽次數:496
         APBE2017第六屆亞太生物質能展

        時間:2017年816-18

        地點:廣州·中國進出口商品交易會展館

        研究人員從基因層面對煙草植物進行改造,使其產生一種可以分解森林有機質的酶。此舉或將促進生物燃料生產更加高效、經濟且可持續。生物煉制產業生產燃料、能源、熱量以及各種各樣的化學產品,這些產品來自于諸如食物殘渣、枯枝落葉等生物質。時至今日,對于枯枝落葉等源于森林的生物加工仍面臨巨大難題,不僅因為木質生物質的細胞壁極難分解,同時也因為工業生產過程需要大量的酶參與反應。挪威的一個研究項目正致力于基于煙草類植物建立低成本獲取工業酶的“綠色工廠”,所得酶可用于生物燃料制備,有望產出可替代石油制品的生化制品。這些生物燃料的來源為非食物類生物質。

         

        生產生物燃料過程重要參與者——酶

         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         

        用枯枝殘葉生產生物燃料的第一步驟是將生物質分解為糖類,該過程需要酶的參與。然而當下制備酶的成本較高,這正是阻礙生物提煉可持續發展的主要障礙。通常情況下,人們通過發酵罐系統獲取酶,該種應用多見于食品工業領域生產食品和酒精。但建立發酵罐系統通常開支高昂,不僅要求無菌環境,而且需要消耗大量能源和水以控制罐內壓力和溫度。該項目將通過使用基因改造過的煙株降低生物提煉中的碳排放量,項目的終極目標是取代耗能的發酵罐系統。

         

        挪威農業與環境研究所的項目負責人克拉克·劉解釋道:“植物可利用二氧化碳和來自太陽的能量,這使得生產酶的整個過程經濟環保。”據其介紹,煙草植株葉片大而多,生物質含量豐富,加之生長周期短,每年可以收獲三到四次,因此成為理想的植物。

         

        利用煙草獲取細胞壁降解酶

         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         

        項目的第一階段,研究人員將尋找合適的候選酶。“我們的目標是利用煙草獲取低成本的細胞壁降解酶,同時發現并測試有價值的新酶。”克拉克·劉說,“我們致力于開展試點并大規模生產我們選定的酶,而后我們的合作伙伴鮑利葛公司將對所得到的酶進行測試。”

         

        鮑利葛公司是一家生產環保產品的挪威公司,產品范圍涵蓋生物化學產品、生物材料以及可取代石油產品的生物乙醇。該公司開發了一套將生物質轉化為化學產品和生物燃料的流程,其示范車間也已運轉兩年半的時間。

         

        “酶是生產流程中除原材料外最貴的產品。”鮑利葛公司技術主管古爾布萊恩德·拉法斯魯德說。他解釋道,為數不多的酶制造商始終保持著較高的價格,而鮑利葛一直以來正是從這些制造商處購買酶。“我們嘗試尋找其他的解決途徑,以獲得更高效的生產制備流程。如果研究團隊能實現這個目標,我們將會得到一個全新的且更加經濟的酶制備方法。只有這樣,我們的產品才能比石油產品更具競爭力。”

         

        通過轉基因技術有效提煉生物質所需酶

         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         

        研究人員將找到一種可以讓植物產生多種酶的基因片段,通過轉基因技術將其轉入煙草植株并使其得到表達,由此生產可有效分解生物質的酶。

         

        克拉克·劉解釋說,他們加入的是生產蛋白質的基因片段,蛋白質才是作用物。“基因僅僅是遺傳信息,只有基因得到表達才能獲得相應的功能產物。我們利用煙草植株對我們需要產品的基因進行表達。”正因如此,她將煙草植株比作手機。

         

        她說:“許多年前,我的手機僅僅是一部差不多半斤重的電話而已。如今手機幾近全能,可以用作照相機、網絡和錄音機等。然而,其核心功能仍是一部電話。這就和植物一樣,本質并未發生變化,只是增加了幾項功能而已。因此,當我們對植物了解更多的時候,我們對生物技術的理解就越深刻。”

         

        克拉克·劉表示,僅僅就基因修飾技術在煙草上的應用而言,并不存在所謂的道德阻力。

         

        她說:“首先我們并不食用這些經過修飾的煙草,其次由于挪威天氣寒冷,其也不可能在挪威戶外自然生長。經過修飾的植物將在挪威衛生局的允許下存在于溫室里。有些人對經過基因修飾的生物體持懷疑態度,其實,我們只是利用煙草植物來生產生物提煉所需的酶。我相信我們能從其中受益良多,因為我們能以更經濟的方式獲得酶,且我們將以更加環保的方式使用煙草植物。”

         

         

         

        北歐五國已公布他們的能源發展計劃,計劃于2050年以前完成能源系統去碳化。這意味著到2050年時,生物燃料在交通系統所用能源中的使用占比至少達到50%。在挪威,許多國家層面的政策已經付諸行動,旨在促進可再生能源的利用。

         

        鮑利葛每年生產2000萬升乙醇,其中約有500萬升用于生產生物燃料。然而只有很少的生物燃料在挪威出售。拉法斯魯德解釋說,由于可持續且可預測的政策缺失,歐洲生物燃料市場整體處于觀望狀態。

         

        “在挪威,市場與決策相脫節。第二代生物燃料的生產已在薩爾普斯堡進行。這需要長期穩定的政策支持。”拉法斯魯德說。他指出,瑞士在建立生物燃料市場方面是個成功案例。這歸功于瑞士已出臺相應法律規定,強制要求將第二代生物燃料配合化石燃料共同使用。(朱耀華編譯)

         

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