Inženirji tehtajo na "manjši je boljši" kemični proizvodnji

Fičo - Zastava 750 (Julij 2019).

Anonim

Ramon Gonzalez vidi flares, ki zažgejo metan iz skladov nad Hjustonovo rafinerijo in razmišljajo: »Kakšen odpadek." Verjame, da metan predstavlja priložnost za biomanufacturing, ki je ne smemo zamuditi.

Profesor Rice University in direktor svoje nove napredne biomanufacturing pobude, aka iBIO, že ve, kaj se začne celoten sektor kemične predelovalne industrije: ta odpadni metan lahko in bi ga bilo treba spremeniti v dobiček.

Glede na stalni napredek biomanufacturing-uporaba divjega tipa ali gensko spremenjenih bakterij, da bi preoblikovali ogljikove metane in druge snovi v dragocene kemikalije, bi bilo treba omogočiti proizvodnjo kemikalij v manjši, okolju prijaznejši lestvici, je dejal. Vendar bi bilo treba premakniti od trenutnega razmišljanja, da lahko ekonomska upravičenost prihaja samo iz ekonomije obsega enote, ki jo ponujajo velike naprave.

Obljube Biomanufacturing je predmet perspektive papirja v znanosti ta teden, ki ga Gonzalez in njegovi sodelavci Rice, višji znanstveni znanstvenik James Clomburg in podiplomski študent Anna Crumbley.

Gonzalez, ki je specializiran za oblikovanje gensko spremenjenih bakterij za biotehnologijo, je prevzel vlogo preiskovalca, ki je bil obveščen tako z lastnimi raziskavami kot tudi z leti kot programski direktor v vladni agenciji Advanced Research Projects-Energy, kjer je oči za nastajajoče tehnologije.

V spletnem časopisu, ki je povzeta tudi v trenutni različici znanosti, avtorji opozarjajo, da so napredek v metabolnem inženirstvu, genomiki in načrtovanju industrijskih procesov poglobil industrijo biomanufacturing bližje kot kdajkoli k širšemu posvojitvi. Trdijo, da bi lahko in bi moral iti še dlje.

"Biotehnologija ima na splošno štiri področja uporabe: medicinske, kmetijske, okoljske in industrijske, tiste, v katerih delamo predvsem, " je povedal Gonzalez, profesor kemijskega in biomolekularnega inženiringa in bioinženjeringa, ki temelji na Ricejevem raziskovalnem projektu BioScience Research Collaborative. "Industrijska stran je namenjena ustvarjanju molekul, ki se danes proizvajajo iz številnih surovin, vključno z nafto in zemeljskim plinom.

"V tem prostoru ni veliko raziskav, kaj biologija prinaša na mizo, ne glede na to, ali uporabljate vhodne materiale, ki so obnovljivi ali ne."

Obnovljivi viri vključujejo koruzo in lignocelulozno biomaso, ki se uporabljajo za proizvodnjo etanola in drugih molekul. Nonrenewables vključujejo nafto in plin, ki se uporabljajo za proizvodnjo tisoče kemikalij, ki jih zahteva industrija, ponavadi na ogromne zmogljivosti, ki ponujajo ekonomije obsega. Gonzalez je dejal, da je majhna biomanufacturing ponavadi povezana predvsem z obnovljivimi viri, vendar on in njegova ekipa to nujno ne vidita kot edino uporabo rastoče tehnologije.

"Ni vam treba veliko, " je dejal. "To je področje, ki ga skoraj nihče ne raziskuje. Pravzaprav so podjetja v nasprotju: Pravijo:" Greva z biologijo "in jo prisili, da naredi stvari, ki niso naravno primerne za biomanizacijo. To ni nujno, kaj biologija dober v."

Rekel je, da je med ugotovitvami najbolj presenetljivo, da bi se lahko odpadni metan, ki je bil zgorel do leta 2014, s pomočjo biomaniziranja preoblikovati v sedem pomembnih organskih kemikalij: metanol, etilen, propilen, butadien, ksilen, benzen in toluen v količini, v letošnjem letu izpolnjujejo 100 odstotkov potreb industrije.

"Med sežganom metanom, objekti za obdelavo odpadkov, ki se nahajajo blizu populacijskih centrov in kmetijskih objektov po vsej državi, imamo veliko surovin", je dejal Gonzalez. "Mogoče bi rekli, da gre za majhne stvari, toda ko jih dodate - in to število smo vodili - ugotovimo, da lahko proizvedemo večino kemikalij, ki jih potrebujemo danes."

Manj, če je kateri koli od teh surovin zlahka dostopen megafacilities, ki zahtevajo učinkovito dostavo velikih količin večinoma fosilnih surovin, je dejal. V nasprotju s tem biomanijski objekti delujejo na veliko manjših lestvicah in zahtevajo količine surovin, ki se ujemajo z rezultati distribuiranih (in pogosto zapravljenih) mest, ki ustvarjajo metan.

Razdelitev malih tovarn jih postavlja bližje ne samo v surovine, temveč tudi na točko potrebe. To bi tudi olajšalo hitrejše inovacije in hitrejši odziv na potrebe trga, je dejal Gonzalez. Nižji stroški vstopa bi omogočili bolj raznoliko skupino tehnoloških igralcev, je dejal.

Kot primer je dejal, da so majhne, ​​strateško postavljene biokonverzijske zmogljivosti v zadnjih dveh desetletjih desetkrat povečale nacionalno količino etanola.

Raziskovalci so poudarili, da okoljski, geopolitični in gospodarski dejavniki že spodbujajo proizvajalce, da si ogledajo manjše, bolj porazdeljene rešitve za nujne potrebe. Znanost o programiranju bakterij, kot je hitro rastoča Escherichia coli, da bi kemikalije, ki uporabljajo tehnike za urejanje genoma, kot je CRISPR / Cas-9, hitro ujamejo povpraševanje, je dejal Gonzalez.

"Ali morate proizvajati milijone ton kemikalij?" je vprašal. "Kako boste to storili, če imate majhno rastlino in še vedno vplivate? No, če imate na stotine ali tisoče majhnih rastlin, seveda boste vplivali.

"Lahko vzamete model modela" ekonomije enote ", ki ga je mogoče opredeliti kot premik iz majhnega števila naprav z veliko zmogljivostjo ali zmogljivosti v veliko število enot ali naprav, ki delujejo v manjšem obsegu., kot dokazujemo v tem dokumentu, lahko industrijsko biomaniziranje podpira in koristi od ekonomij števila enot. "

Gonzalez je dejal, da lahko države v razvoju zelo izkoristijo decentralizirano biomanufacturing, nato pa pogledal še dlje.

"Ozračje Marsa je 95 odstotkov ogljikovega dioksida in tam zastaviti zastavo, resnično moraš začeti s to in sončno energijo, ne glede na to, ali ti je všeč ali ne, " je dejal. "In to lahko storite z nekaj, kot sem opisal tukaj.

"Marsu ni treba prinašati kemične tovarne. Lahko bi prinesli mikrobe v viali, ki se ponovijo in rastejo ter proizvajajo, kar potrebujete, iz ogromnega ogljika, ki je že tam".

menu
menu