این کشف جدید صنعت هوانوردی را متحول می کند

یک کشف جدید توسط تیمی از محققان برزیلی می تواند مسیرهای بیوتکنولوژیکی جدیدی را برای تولید هیدروکربن های تجدیدپذیر برای صنعت هوانوردی باز کند.

به گزارش تکناک، دانشمندان آنزیمی را یافته‌اند که می‌تواند جایگزین کاتالیزورهای سنتی مبتنی بر فلز شود که در فرآیندهای ترموشیمیایی برای تولید بیوکروزن هوانوردی استفاده می‌شوند.

این آنزیم که OleTPRN نام دارد از یک باکتری به نام Rothia nasimurium مشتق شده و به ابرخانواده سیتوکروم P450 تعلق دارد. این آنزیم می تواند به طور موثر اسیدهای چرب را که اجزای ضروری لیپیدهای موجود در گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم ها هستند، به آلکن، نوعی هیدروکربن و یک واسطه شیمیایی مهم تبدیل کند.

مزیت استفاده از این آنزیم نسبت به کاتالیزورهای معمولی این است که می تواند واکنش اکسیژن زدایی را که یکی از دشوارترین مراحل در تولید سوخت پایدار هوانوردی (SAF) است، در شرایط ملایم و با گزینش پذیری بالا برای اندازه ها و انواع زنجیره های کربنی انجام دهد.

اکسیژن می تواند به قطعات و موتور هواپیما آسیب برساند، به همین دلیل است که سوخت های زیستی مانند اتانول و بیودیزل برای حمل و نقل هوایی مناسب نیستند.

این مطالعه که در Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شد، توسط دانشمندان آزمایشگاه ملی انرژی‌های زیستی برزیل (LNBR) در مرکز ملی برزیل برای تحقیقات انرژی و مواد (CNPEM) انجام شد.

محققان همچنین مکانیسم‌های مولکولی دخیل در عملکرد آنزیم را با استفاده از نور سینکروترون، نوعی تابش الکترومغناطیسی با درخشندگی بالا که می‌تواند ساختار سه‌بعدی کریستال‌های پروتئین را نشان دهد، نمایش دادند.

محققان موقعیت هر اسید آمینه را در ساختار اتمی آنزیم تجزیه و تحلیل کردند و برهمکنش های بین مولکولی آن را با اسیدهای چرب ترسیم کردند. این تحلیل به آنها کمک کرد تا تمام کاربردهای احتمالی کشف را درک کنند.

محققان همچنین گفتند پس از سه سال و نیم تحقیق، آنزیمی را شناسایی کردند که می تواند جایگزین کاتالیزورهای سنتی مورد استفاده در مسیرهای ترموشیمیایی برای تولید بیوکروزن هوایی شود.

سوخت های زیستی پایدار

این کشف می تواند تولید سوخت های زیستی پایدار برای حمل و نقل هوایی و دریایی را از منابع مختلف، مانند زیست توده روغنی از سویا، نخل ماکائو، یا ذرت، و زیست توده لیگنوسلولزی از باگاس نیشکر یا نی مورد استفاده در صنعت کاغذ افزایش دهد.

در کنار این تحقیقات آزمایشگاهی، تیم‌های دیگر در CNPEM روی پرونده‌های ثبت اختراع و تجزیه و تحلیل فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی مسیرهای بیولوژیکی کار کردند که نتایج آن به زودی منتشر خواهد شد.

محققان در سال 2021 برای ثبت اختراع این آنزیم اقدام کردند. آنها گفتند که از مزایای کلیدی کشف اخیر می توان به این موارد اشاره کرد: ایجاد یک راه حل تکنولوژیکی برای اجرای یک پروژه آزمایشی و افزایش ابعاد تا مقیاس صنعتی و ارزیابی های فنی، اقتصادی و زیست محیطی مورد نیاز برای تشخیص هرگونه پیشرفت بالقوه در نوآوری.

این آنزیم می تواند فرصت های جدیدی را برای ساخت سوخت های زیستی برای هواپیماها ایجاد کند. به گفته محققان، برزیل سالانه حدود 150 میلیون تن ضایعات از نیشکر تولید می کند. این یک نوع ماده لیگنوسلولزی است که می تواند به سوخت های زیستی تبدیل شود. آنها گفتند که می توان این حجم را بدون آسیب رساندن به محیط زیست افزایش داد.

برای استفاده از این فناوری، نیروگاه های سوخت زیستی به تغییراتی نیاز دارند، اما می توانند از سیستم توزیع مشابه سوخت های فسیلی استفاده کنند. جایگزینی این نوع سوخت‌های زیستی با سوخت‌های مبتنی بر نفت می تواند بدون تغییر موتور، سیستم سوخت یا شبکه‌های توزیع شونده انجام شود.

محققان همچنین گفتند که این آنزیم می تواند در بسیاری از صنایع دیگر نیز استفاده شود. این آنزیم ها می تواند آلکن ها را بسازد که مواد شیمیایی هستند که برای ساخت بیشتر محصولات در صنایع شیمیایی مانند پلیمرها و پلاستیک ها استفاده می شود. آلکن ها برای صنایع غذایی، آرایشی، دارویی و حمل و نقل نیز مهم هستند.

این مطالعه که در Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده است.