生物燃料的更好前景


  公司在大型发酵罐中对该种改造过的微生物进行了一系列测试,结果发现,它能在72小时内将一吨植物纤维转化为糖。研究人员表示,试验证明了生物体具有以工业化的规模、高效低成本生产乙醇的潜力。目前,Zymetis正进行第一轮风投融资,以使该技术转化为商业应用。

  Zymetis公司的首席执行官斯科特.劳克林(Scott Laughlin)表示,在过去的两年里,公司的科研人员们努力对该种微生物进行改进和提高。此微生物的主要优点在于,它具有自然地结合生产乙醇的两个主要步骤的能力,可以显着降低从含纤维素的生物如柳枝稷、木屑和纸浆中制造乙醇的成本。公司正通过一系列试验研究该系统用于工业生产的可能性。

  从纤维素生产乙醇是一个昂贵的、多阶段的过程。首先,纤维素原料要经过热和化学性预处理,以分解其坚硬的细胞壁。然后,昂贵的人造酶加入到混合物中,将提纯过的纤维素转化为葡萄糖,再用酵母将糖变为乙醇。因此,科学家和一些新创企业开始研发一些改进的微生物,使其能够完成这些步骤中的几步,从而使得生产出的生物燃料与化石燃料相比同样具有竞争力。

  劳克林表示,为实现这一目标,公司已发展了一套生产乙醇的系统,该系统围绕着一种微生物,它可以迅速而高效地将传统生产乙醇的前两个步骤结合在一起。“它能够分解整个植物原料,它还能够分泌可以分解纤维素的酶,(这是)一个很好的解决方法。” 劳克林说道。

  公司寄予厚望的微生物是一种变形菌,发现于切萨皮克湾的湿地中,它侵蚀死去的植物原料和固体垃圾,将它们分解为葡萄糖。

  2003年,马里兰大学的细胞生物学和分子遗传学教授史蒂夫.哈奇森(Steve Hutcheson)在梳理该生物的基因组时,发现它既有可以分解死亡植物的坚硬细胞壁的酶,又可以将剩余的纤维素转化为糖--这两种宝贵的可用于生产纤维素乙醇的特性。2006年,哈奇森创建了Zymetis公司,致力于将该为微生物的功用提高至商业化的规模。

  从那时起,公司便致力于研究变形菌系,识别了几套负责分解各种原料——从报纸到死亡植物到固体废料——的酶。哈奇森和他的同事们打开了某些特定的基因以增加这些酶的活性,并关闭了其他一些控制该微生物抑制行为的基因,例如那些告诉它停止进食的基因。结果,与通常的情况相比,经过基因改造的生物体可以制造出多得多的酶。

  近日,劳克林和他的同事们对该生物体进行了试验,发现它在72小时内吞掉了一吨植物纤维,并将纸浆转化成了糖——在野外这一过程通常需要几年时间。“现在,我们正朝着24至72小时的时间表努力,” 劳克林表示。“让这一过程更快速不仅仅是经济上的问题,而且关系到成本是多少?所以我们根据不同的时间表制定了许多处理方案,以找出最佳的运行方式。”

  由于此种微生物能分解纤维素,公司目前正在将该微生物与能将纤维素转化为糖的酵母菌株进行配对。Zymetis的目标是开发每年能生产出约1000万加仑乙醇的生产装置——一个保守的产量。但是劳克林表示较小的产出将可以更高效地在当地生产乙醇,他还设想了与造纸厂及固体废料处理厂合作,就地生产乙醇。

  “如果你看一看玉米乙醇厂,它就是一个大而笨重的工厂,” 劳克林说道。“我们宁愿以分散的方式在能够得到这些下脚纤维的地方设置较小而高效的工厂,这么做,我们会大大提高了效率,还能更快地进入市场,而且不需要种植纤维。” 劳克林表示,公司的目标是在2010年中旬前,与某家尚未透露的合作伙伴一起,建立一家共同选址的试点工厂。

  位于马萨诸塞州马尔伯勒的生物技术公司Qteros正在使用相似的方法提高用纤维素生产乙醇的规模。那里的研究人员在设计一种能将生产乙醇的最后两个步骤结合起来的微生物:将纤维素转化为糖,再将糖转化为乙醇。Qteros的CEO威廉.弗雷(William Frey)表示,Zymetis的方法将解决生产低价纤维素乙醇的一个主要难题。

  “成本的一大块用在了预处理及酶水解上,” 弗雷说道。“此行业正在寻找既经济又可具规模的技术,而微生物的方法能够减少步骤、降低成本,这是很大的一块儿。”