POP-FAMEs

“POP-FAMEs” เชื้อเพลิงชนิดใหม่จากแบคทีเรีย

เมื่อไม่นานมานี้นักวิทยาศาสตร์จากหลายสถาบันนำโดย Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียได้ร่วมกันพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพแบบใหม่ที่ผลิตจากแบคทีเรียเป็นเชื้อเพลิงที่มีความหนาแน่นของพลังงาน (energy density) สูงกว่าเชื้อเพลิงที่ใช้ขับเคลื่อนจรวดหรือยานอวกาศในปัจจุบัน

Streptomyces เป็นแบคทีเรียที่พบมากบนดินในทุกพื้นที่ของโลก สามารถนำมาใช้ผลิตสารเคมีได้หลายประเภทรวมถึงยาต่างๆ ปัจจุบันนักวิจัยพบว่า แบคทีเรียชนิดนี้สามารถนำมาผลิตเชื้อเพลิงได้เช่นกัน เชื้อเพลิงนี้เรียกว่า “polycylcopropanated fatty acid methyl esters” หรือ POP-FAMEs ตามโครงสร้างทางเคมีของสารชนิดนี้ที่มีลักษณะเป็นห่วงโซ่คาร์บอนสามเหลี่ยมต่อกันหลายห่วงโซ่โดยทำมุม 60 องศาต่อกัน (multiple triangle-shaped three-carbon rings) polycyclopropane ค้นพบครั้งแรกในปี 1990 และถูกตั้งชื่อว่า “jawsamycin” ตามลักษณะโครงสร้างที่ดูเหมือนฟันแหลมๆของปลาฉลาม จากโครงสร้างลักษณะนี้ทำให้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าเชื้อเพลิงที่มีโครงสร้างเป็นห่วงโซ่คาร์บอนที่ใหญ่กว่า ดังนั้นจึงให้พลังงานสูงกว่าเชื้อเพลิงประเภทอื่นเมื่อเปรียบเทียบที่ปริมาณเท่ากัน

ทีมวิจัยได้ศึกษาลักษณะของยีน (gene) ของแบคทีเรียชนิดนี้แล้วทำการปรับแต่งทางพันธุกรรมเพื่อพัฒนาให้มีลักษณะที่ดีขึ้นสำหรับการนำมาผลิตเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตามยังไม่สามารถผลิตได้ในจำนวนมาก เนื่องจากกระบวนการผลิตสามารถทำได้ยากและมีความซับซ้อน โดยกรดไขมัน (fatty acids) ที่ผลิตได้จากแบคทีเรียนี้มีลักษณะเป็นห่วงโซ่ไซโคลโพรเพนเจ็ดห่วงที่เรียกว่า “fuelimycins”

หลังจากทำการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค nuclear magnetic resonance spectroscopy และการจำลองทางคอมพิวเตอร์ (computer simulation) เพื่อเปรียบเทียบเชื้อเพลิงชนิดใหม่กับเชื้อเพลิงที่มีอยู่ในปัจจุบัน ทีมวิจัยพบว่า เชื้อเพลิงชนิดใหม่นี้มีเสถียรภาพและความปลอดภัยที่อุณหภูมิห้อง นอกจากนั้นยังมีความหนาแน่นของพลังงานสูงถึง 50 เมกะจูลต่อลิตร ขณะที่ความหนาแน่นของพลังงานของน้ำมันเบนซิน และน้ำมันเครื่องบินและจรวด (JetA and RP1) มีค่า 32 และ 35 เมกะจูลต่อลิตร ตามลำดับ นอกจากนั้นทีมวิจัยยังพบว่า เชื้อเพลิงชนิดใหม่มีโครงสร้างคล้าย “Syntin” เชื้อเพลิงที่ผลิตจากปิโตรลียมเพื่อใช้ในโครงการทางอวกาศของสหภาพโซเวียตในปี 1960 แต่ถูกระงับไปเนื่องจากมีต้นทุนการผลิตที่สูงและเกิดผลิตภัณฑ์พลอยได้ (by-products) ที่เป็นอันตราย

ในปัจจุบันทีมวิจัยกำลังพัฒนาวิธีการปรับแต่งโครงสร้างทางพันธุกรรมของแบคทีเรียให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการผลิตห่วงโซ่คาร์บอนที่มีความยาวเพิ่มมากขึ้นสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงที่เหมาะสมกับยานพาหนะประเภทต่างๆในอนาคต

Source: https://www.chemeurope.com/…/bacteria-for-blastoff…
Original Publication: Pablo Cruz-Morales et al.; Biosynthesis of polycyclopropanated high energy biofuels; Joule; 202