वैज्ञानिकहरूले नयाँ प्रविधि देखाएका छन् जसमा बायोइन्जिनियर गरिएको ब्याक्टेरियाले नवीकरणीयबाट लागत-प्रभावी रसायन/पोलिमर बनाउन सक्छ। बोट स्रोतहरू
lignin सबै सुख्खा भूमि बिरुवाहरु को कोष पर्खाल को एक घटक को एक तत्व हो। यो सेल्युलोज पछि दोस्रो सबैभन्दा प्रचुर मात्रामा प्राकृतिक बहुलक हो। यो सामग्री बिरुवाहरूमा पाइने एकमात्र बहुलक हो जुन कार्बोहाइड्रेट (चीनी) मोनोमर। लिग्नोसेलुलोज बायोपोलिमरहरूले बोटहरूलाई आकार, स्थिरता, बल र कठोरता प्रदान गर्दछ। लिग्नोसेल्युलोज बायोपोलिमरहरू तीन मुख्य घटकहरू हुन्छन्: सेलुलोज र हेमिसेल्युलोजले एउटा फ्रेमवर्क बनाउँछ जसमा लिग्निनलाई एक प्रकारको कनेक्टरको रूपमा समावेश गरिन्छ जसले सेल पर्खाललाई बलियो बनाउँछ। सेल पर्खाल लिग्निफिकेशनले बिरुवाहरूलाई हावा र कीटहरू प्रतिरोधी बनाउँछ र तिनीहरूलाई सड्नबाट मद्दत गर्दछ। लिग्निन ऊर्जाको एक विशाल तर धेरै कम प्रयोग गरिएको नवीकरणीय स्रोत हो। लिग्निन जसले लिग्नोसेलुलोज बायोमासको 30 प्रतिशत सम्म प्रतिनिधित्व गर्दछ एक अप्रयुक्त खजाना हो - कम्तिमा रासायनिक दृष्टिकोणबाट। रङ, कृत्रिम फाइबर, मल र सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्लास्टिक जस्ता विभिन्न उत्पादनहरू सिर्जना गर्न रासायनिक उद्योग प्रायः कार्बन यौगिकहरूमा निर्भर गर्दछ। यस उद्योगले वनस्पति तेल, स्टार्च, सेलुलोज आदि जस्ता केही नवीकरणीय स्रोतहरू प्रयोग गर्दछ तर यो सबै यौगिकहरूको 13 प्रतिशत मात्र समावेश गर्दछ।
लिग्निन, उत्पादनहरु बनाउन को लागी पेट्रोलियम को एक आशाजनक विकल्प
वास्तवमा, लिग्निन पृथ्वीमा नवीकरणीय स्रोतको एक मात्र स्रोत हो जसमा ठूलो संख्यामा सुगन्धित यौगिकहरू छन्। यो महत्त्वपूर्ण छ किनभने सुगन्धित यौगिकहरू सामान्यतया गैर-नवीकरणीय स्रोत पेट्रोलियमबाट निकालिन्छन् र त्यसपछि उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ। प्लास्टिक, पेन्ट आदि यसरी, लिग्निन को क्षमता धेरै उच्च छ। पेट्रोलियम को तुलना मा एक गैर-नवीकरणीय जीवाश्म ईन्धन हो, lignocelluloses बाट व्युत्पन्न गरिन्छ काठ, पराल वा Miscanthus जो नवीकरणीय स्रोत हो। लिग्निन खेत र जंगलमा उब्जाउन सकिन्छ र सामान्यतया मौसममा तटस्थ हुन्छन्। लिग्नोसेल्युलोजलाई विगत केही दशकहरूमा पेट्रोलियमको गम्भीर विकल्पको रूपमा लिइन्छ। पेट्रोलियमले हाल रासायनिक उद्योगलाई चलाउछ। पेट्रोलियम धेरै आधारभूत रसायनहरूको लागि कच्चा माल हो जुन त्यसपछि उपयोगी उत्पादनहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ। तर पेट्रोलियम गैरनवीकरणीय स्रोत हो र घट्दै गएको छ, त्यसैले नवीकरणीय स्रोतहरू खोज्नमा ध्यान केन्द्रित गर्न आवश्यक छ। यसले तस्विरमा लिग्निन ल्याउँछ जुन धेरै आशाजनक विकल्प जस्तो देखिन्छ।
लिग्निन उच्च ऊर्जाले भरिएको छ तर यो ऊर्जा पुन: प्राप्त गर्न जटिल र महँगो प्रक्रिया हो र यसैले अन्तिम परिणामको रूपमा उत्पन्न हुने जैविक इन्धन सामान्यतया लागतमा धेरै उच्च हुन्छ र हाल प्रयोगमा रहेको "ट्रान्सपोर्टेशन एनर्जी" लाई आर्थिक रूपमा प्रतिस्थापन गर्न सक्दैन। लिग्निनलाई तोड्ने र यसलाई मूल्यवान रसायनमा रूपान्तरण गर्ने लागत प्रभावकारी तरिकाहरू विकास गर्न धेरै दृष्टिकोणहरू अनुसन्धान गरिएको छ। यद्यपि, धेरै सीमितताहरूले लिग्निन जस्ता टच प्लान्ट पदार्थलाई वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतको रूपमा प्रयोग गर्न वा यसलाई थप लागत प्रभावकारी बनाउन प्रयास गर्न प्रतिबन्धित गरेको छ। भर्खरैको अध्ययनले ब्याक्टेरिया (ई. कोलाई) लाई कुशल र उत्पादक बायोकन्भर्सन सेल कारखानाको रूपमा काम गर्न सफलतापूर्वक इन्जिनियर गरेको छ। बैक्टीरिया बढ्छ र धेरै छिटो हुन्छ र तिनीहरू कठोर औद्योगिक प्रक्रियाहरूको सामना गर्न सक्षम छन्। यो जानकारी प्राकृतिक रूपमा उपलब्ध लिग्निन डिग्रेडरहरूको बुझाइसँग जोडिएको थियो। कृति मा प्रकाशित भएको थियो नेशनल एकेडेमी अफ साइन्स संयुक्त राज्य अमेरिका को कार्यवाही।
सान्डिया राष्ट्रिय प्रयोगशालामा डा सीमा सिंहको नेतृत्वमा अनुसन्धानकर्ताहरूको टोलीले लिग्निनलाई प्लेटफर्म केमिकलमा परिणत गर्दा सामना गर्ने तीनवटा मुख्य समस्याहरू समाधान गर्यो। पहिलो ठूलो बाधा त्यो हो ब्याक्टेरिया E.Coli ले सामान्यतया रूपान्तरणको लागि आवश्यक इन्जाइमहरू उत्पादन गर्दैन। वैज्ञानिकहरूले किण्वन रिंगमा "इन्ड्युसर" थपेर इन्जाइमहरू बनाउने यस समस्यालाई समाधान गर्ने झुकाव राख्छन्। यी इन्ड्युसरहरू प्रभावकारी छन् तर धेरै महँगो छन् र यसैले बायोरिफाइनरीहरूको अवधारणामा राम्रोसँग फिट हुँदैन। अन्वेषकहरूले एउटा अवधारणाको प्रयास गरे जसमा भ्यानिला जस्ता लिग्निन व्युत्पन्न यौगिकलाई सब्सट्रेट र इन्ड्युसरको रूपमा इन्जिनियरिङद्वारा प्रयोग गरिएको थियो। ब्याक्टेरिया ई.कोली। यसले महँगो इन्ड्युसरको आवश्यकतालाई बाइपास गर्नेछ। यद्यपि, समूहले पत्ता लगाए अनुसार, भेनिला राम्रो विकल्प थिएन किनभने एक पटक लिग्निन टुटेपछि, भेनिला ठूलो मात्रामा उत्पादन हुन्छ र यसले E.Coli को कार्यलाई रोक्न थाल्छ अर्थात् भेनिलाले विषाक्तता सिर्जना गर्न थाल्छ। तर तिनीहरूले ईन्जिनियर गर्दा यो तिनीहरूको पक्षमा काम गर्यो ब्याक्टेरिया। नयाँ परिदृश्यमा, E.Coli को लागि विषाक्त रसायन "लिग्निन मूल्याङ्कन" को जटिल प्रक्रिया सुरु गर्न प्रयोग गरिन्छ। एक पटक भेनिला उपस्थित भएपछि, यसले इन्जाइमहरूलाई सक्रिय पार्छ र ब्याक्टेरियाले भ्यानिलिनलाई क्याटेकोलमा रूपान्तरण गर्न थाल्छ, जुन वांछित रसायन हो। साथै, भ्यानिलिनको मात्रा कहिल्यै विषाक्त स्तरमा पुग्दैन किनकि यो वर्तमान प्रणालीमा स्वत: नियमन हुन्छ। तेस्रो र अन्तिम समस्या दक्षताको थियो। रूपान्तरणको प्रणाली ढिलो र निष्क्रिय थियो त्यसैले अनुसन्धानकर्ताहरूले अन्य ब्याक्टेरियाबाट थप प्रभावकारी ट्रान्सपोर्टरहरू खोजे र तिनीहरूलाई ई. कोलीमा इन्जिनियर गरे जसले प्रक्रियालाई छिटो ट्र्याक गर्यो। त्यस्ता अभिनव समाधानहरूद्वारा विषाक्तता र दक्षता समस्याहरू पार गर्नाले जैव इन्धनको उत्पादनलाई अझ किफायती प्रक्रिया बनाउन मद्दत गर्न सक्छ। र, बाह्य इन्ड्युसरलाई हटाउने र अटो-रेगुलेसनको समावेशले जैव इन्धन बनाउने प्रक्रियालाई थप अनुकूलन गर्न सक्छ।
यो राम्रोसँग स्थापित छ कि एक पटक लिग्निन टुटेपछि, यसमा मूल्यवान प्लेटफर्म केमिकलहरू प्रदान गर्ने वा बरु "प्रदान" गर्ने क्षमता हुन्छ जुन त्यसपछि नायलन, प्लास्टिक, औषधि र अन्य महत्त्वपूर्ण उत्पादनहरूमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ जुन हाल पेट्रोलियमबाट व्युत्पन्न हुन्छ, एक गैर। - नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत। यो अध्ययन जैव ईन्धन र जैव उत्पादन को लागी लागत प्रभावी समाधानहरु को लागी अनुसन्धान र विकास को लागी एक कदम मा प्रासंगिक छ। बायोइन्जिनियरिङ टेक्नोलोजी प्रयोग गरेर हामी ब्याक्टेरिया ई.कोली मात्र होइन तर अन्य माइक्रोबियल होस्टहरूसँग पनि प्लेटफर्म केमिकल र अन्य धेरै नयाँ उत्पादनहरू ठूलो मात्रामा उत्पादन गर्न सक्छौं। लेखकहरूको भविष्यको अनुसन्धान यी उत्पादनहरूको आर्थिक उत्पादन प्रदर्शनमा केन्द्रित हुनेछ। यस अनुसन्धानले ऊर्जा उत्पादन प्रक्रियाहरूमा ठूलो प्रभाव पार्छ र हरियो उत्पादनहरूको लागि सम्भावनाहरूको दायरा विस्तार गर्दछ। लेखकहरूले टिप्पणी गरे कि निकट भविष्यमा लिग्नोसेल्युलोजले पक्कै पनि पेट्रोलियमको पूरक हुनुपर्छ यदि यसलाई प्रतिस्थापन गर्दैन।
***
{तपाइँले उद्धृत स्रोत(हरू) को सूचीमा दिइएको DOI लिङ्कमा क्लिक गरेर मूल अनुसन्धान पत्र पढ्न सक्नुहुन्छ}
स्रोत (हरू)
Wu W et al। 2018. लिग्निन मूल्याङ्कनका लागि अटोरेगुलेटरी प्रणालीको साथ इन्जिनियरिङ ई. कोलाई तर्फ, नेशनल अकादमी अफ साइंसको कार्यवाही। ५(१०) https://doi.org/10.1073/pnas.1720129115
