Крахмал - незаменимый материал для всего, от выпечки хлеба до изготовления бумаги, и от оптимизации способов его производства можно многое получить. Ученым в Китае удалось сделать важный шаг вперед в этой области, разработав новую технологию, которая очень эффективно превращает CO2 в крахмал, что может привести к значительной экономии при использовании земли и воды.
Учитывая его широкое использование в производстве продуктов питания, текстиля, фармацевтических препаратов и многих других товаров, существует высокий мировой спрос на крахмал. В настоящее время мы производим его в промышленных количествах через растения, поскольку они фотосинтезируют CO2, но это включает около 60 биохимических реакций и требует для проведения огромного количества возделываемых земель и пресной воды.
Исследователи искали более простую форму производства крахмала, которая уменьшит нашу зависимость от традиционного сельского хозяйства, и теперь большой прорыв был сделан командой Китайской академии наук. Исследователи разработали, по их словам, первый метод искусственного синтеза крахмала из CO2, который во много раз более эффективен, чем процесс, который естественным образом происходит в растениях.
Ученые придумали гибридное решение, включающее то, что они называют химиоферментной системой, и анаболическим путем (анаболизмом) искусственного крахмала. Сначала CO2 восстанавливается до метанола с помощью органического катализатора. Затем метанол подвергается воздействию искусственно созданных ферментов, которые превращают его в сахарные единицы, а они в свою очередь затем превращаются в полимерный крахмал.
Весь процесс включает только 11 основных реакций и производит крахмал из CO2, что в 8,5 раз превышает эффективность кукурузы. По мнению стоящих за этим ученых, полученный синтетический крахмал имеет ту же структуру, что и натуральный крахмал, и его можно производить, занимая гораздо меньше места.
«Согласно текущим техническим параметрам, годовое производство крахмала в биореакторе объемом один м3 теоретически приравнивается к годовой выработке крахмала при выращивании кукурузы на одной трети гектара без учета затрат энергии», - говорит Цай Тао, ведущий автор исследования.
Команда считает, что этот прорыв предлагает новую научную основу для новых технологий производства крахмала из CO2 в промышленных количествах. Это может не только сэкономить землю и воду, но также значительно укрепить продовольственную безопасность и сократить использование пестицидов и удобрений, наносящих ущерб окружающей среде.
«Если общая стоимость процесса может быть снижена до уровня, экономически сопоставимого с выращиванием сельскохозяйственных культур в будущем, ожидается, что это позволит сэкономить более 90 процентов обрабатываемых земель и ресурсов пресной воды», - говорит М.А. Яньхэ, автор-корреспондент исследования.
Исследование было опубликовано в журнале Science.
Источник: Chinese Academy of Sciences via Phys.org
