Considerando i costi di costruzione di nuove infrastrutture e di adattamento a fonti di energia sconosciute, è probabile che non smetteremo di utilizzare presto i combustibili fossili. Qual è la prossima migliore soluzione? Rendi i carburanti esistenti più verdi e rinnovabili.
Questa è l'idea alla base del nuovo lavoro degli scienziati dell'Imperial College di Londra e dell'Università di Turku in Finlandia, che mirano a convincere i batteri fotosintetici a trasformare la luce solare in gas propano. La tecnologia ha ancora molta strada da percorrere prima di essere commercialmente valida. Ma come primo passo, il team è riuscito a ingannare E. coli, un batterio presente nel nostro sistema digestivo, per creare piccole quantità di propano pronto per il motore.
Tradizionalmente, il propano viene creato come sottoprodotto della lavorazione del gas naturale e del petrolio. Viene rimosso dal gas naturale per rendere più sicuro il trasporto lungo i gasdotti in pressione e le raffinerie di petrolio lo producono quando scompongono il petrolio in benzina o in olio combustibile.
In un processo in tre fasi, gli scienziati hanno utilizzato gli enzimi per liberare prima gli acidi grassi in E. coli che vengono normalmente utilizzati nella creazione di membrane cellulari. Uno di questi, l'acido butirrico, è stato quindi convertito con un altro enzima in butirraldeide, un derivato del butano. Alla fine, il team ha trasformato la butirraldeide in propano. Stimolare l'enzima di conversione con elettroni migliora il processo, il team ha scoperto.
Recentemente descritto sulla rivista Nature Communications, il progetto è nelle sue fasi iniziali. Ma Patrik R. Jones, uno degli autori dell'articolo, afferma che il metodo è più semplice di tentativi simili di creare combustibile con gli organismi viventi. Il lievito o i batteri svolgono un ruolo nella produzione di etanolo dallo zucchero o dal mais e anche i batteri fotosintetici ingegnerizzati creano diesel dalle colture. L'etanolo è ora comunemente aggiunto alla benzina negli Stati Uniti, grazie soprattutto a sussidi e incentivi governativi. Ma il biodiesel derivato da batteri non ha ancora visto un uso diffuso, a causa in gran parte dei continui problemi di costi ed efficienza.
"Nel caso del biodiesel [fotosintetico], ci sono molti passaggi nel processo e ognuno di questi ha una penalità in termini di efficienza", afferma Jones. "Se potessimo ridurre il numero di passaggi, almeno teoricamente, potremmo avere un processo più efficiente."
L'attenzione al propano rispetto ad altri combustibili semplifica anche il processo, poiché il propano si separa facilmente dalle cellule degli organismi grazie alla sua struttura chimica compatta. L'etanolo, che può essere creato da mais, zucchero e altre colture, deve essere fisicamente separato dall'acqua in un processo ad alta intensità energetica. Gli attuali metodi per la raccolta di gasolio dalle alghe prevedono la rottura delle loro cellule e, in tal modo, l'uccisione degli organismi che producono il combustibile. Con il propano, il carburante può essere separato senza distruggere E. coli .
Il propano è semplice da raccogliere come gas, e tuttavia è più facile da immagazzinare in modo sicuro rispetto all'idrogeno, che è molto pericoloso come gas, specialmente se miscelato con l'aria. È stato anche scelto, afferma Jones, perché è facile da liquefarre per il trasporto ed è compatibile con l'infrastruttura esistente. Il propano è principalmente associato alle griglie per esterni negli Stati Uniti, ma è anche utilizzato per alimentare carrelli elevatori e motori di imbarcazioni. Le auto possono anche essere convertite per funzionare a propano; il processo è abbastanza comune nel Regno Unito, dove i prezzi del gas sono molto più alti che negli Stati Uniti.
Il team sta usando E. coli in questa fase perché è semplice da lavorare, afferma Jones. Ma alla fine, i ricercatori sperano di trapiantare il processo da E. coli in batteri fotosintetici in modo che la luce solare fornisca l'energia per alimentare le cellule, piuttosto che la dieta dei nutrienti di cui E. coli richiede . Ciò ridurrà nuovamente il numero di passaggi nel processo, ma c'è ancora molto lavoro da fare prima che gli scienziati arrivino a quel punto.
"Solo i sistemi teoricamente perfetti o quasi teoricamente perfetti avranno mai la possibilità di essere commercializzati", afferma Jones. "Ecco perché è importante cercare di raggiungere [un processo] che funzioni nel miglior modo possibile". Al momento, Jones stima che dovranno produrre da 1.000 a 5.000 volte più carburante dal loro processo prima che l'industria mostri un interesse. E da quel momento in poi, più ingegneria e raffinamento dovrebbero aver luogo prima di poter essere commercialmente praticabile come alternativa ai combustibili fossili esistenti.
"Alcuni problemi risiedono negli enzimi che utilizziamo", afferma Jones. "Quindi ci sarà bisogno di una ricerca di enzimi alternativi o di miglioramento degli enzimi che abbiamo, e questi saranno grandi progetti da soli."
È chiaro che non guideremo automobili o grigliamo hamburger usando propano prodotto dai batteri e dal sole in qualunque momento presto. Ma in un articolo dell'Imperial College di Londra, Jones ha affermato che spera che il processo diventi commercialmente praticabile nei prossimi 5-10 anni.
Anche se questa stima è generosa, la produzione di propano a energia solare potrebbe essere pronta in tempo per accelerare il passaggio da carburanti sporchi a alternative più rispettose dell'ambiente.
