Of CO2urse - sistem za zmanjševanje izpustov ogljikovega dioksida v industriji

From Wiki FKKT
Revision as of 16:55, 17 December 2018 by Kity Požek (talk | contribs)
Jump to navigationJump to search

Of CO2urse je projekt študentske ekipe 'NCKU Tainan' iz Tajvana, ki je bil nagrajen kot najboljši okoljski projekt na tekmovanju iz sintezne biologije, iGEM 2018. Namen projekta je s pristopi sintezne biologije prispevati k oblikovanju nizkoogljične družbe <ref>iGEM 2018 Team NCKU Tainan. Of CO2urse. Dostopno na: http://2018.igem.org/Team:NCKU_Tainan [pridobljeno 13.12.2018].</ref>.

UVOD

Globalno segrevanje je danes eden največjih okoljskih problemov in med najpomembnejšimi vzroki za učinek tople grede je pretiran izpust ogljikovega dioksida (CO2) v ozračje. Za izpust so v glavnem odgovorne človeške dejavnosti, kot so transport, proizvodnja električne energije in industrija, zaradi katerih se koncentracija tega toplogrednega plina v zraku izrazito povišuje vse od industrijske revolucije dalje. S hkratnim pretiranim izpustom CO2 in krčenjem naravnih ponorov CO2, kot so npr. gozdovi, se ruši naravni cikel ogljika, na kar kaže tudi dejstvo, da se je od leta 1960 do leta 2018 koncentracija CO2 v ozračju dvignila iz 320 ppm na več kot 400 ppm (2, 3). Učinek tople grede ima za planet že vidne in zaskrbljujoče posledice, kot je npr. taljenje polarnega ledu, posledično dvigovanje gladine morja in manjšanje primernih površin ter pogojev za preživetje obstoječih vrst, višanje temperature morja in s tem rušenje morskega ekosistema itd. K obvladovanju izpustov CO2 med drugim pripomorejo raziskave, usmerjene v razvoj načinov za nadzor izpustov in za privzem CO2 iz ozračja. iGEM ekipa iz Tajvana si je v ta namen zamislila projekt, v sklopu katerega so pripravili sintezno biološki sistem, ki bi lahko v industrijskih obratih asimiliral nastali CO2 [1].


PRISTOP IN IZVEDBA

Of CO2urse

Študenti so pripravili prototip bioreaktorja z bakterijami E. coli, v katere so po sistemu biokock vnesli gene cianobakterij za fiksiranje ogljika iz zraka. V bioreaktor so dovajali rastno gojišče s ksilozo kot edinim virom organskega ogljika in CO2 iz jeklenke, pripravljene s tehnologijo zajema in shranjevanja CO2 v industrijskem obratu. Bakterije so privzele CO2 iz zraka in ga pretvorile do piruvata, tega pa bi lahko v nadaljnjih procesih uporabili za pripravo raznih uporabnih spojin (npr. glutamina). Napravo so opremili tudi s senzorji za spremljanje stanja procesa in razvili aplikacijo za enostaven dostop do teh podatkov. Glede dizajna so se posvetovali s strokovnjaki iz tega področja in s končnimi uporabniki v industriji ter skušali upoštevati njihove nasvete in pripraviti učinkovit, varen, čim bolj donosen in cenovno ugoden sistem za pomoč pri zmanjševanju izpustov CO2 v industriji [1].

Priprava E. coli, ki fiksira CO2

Za pripravo CO2-fiksirajoče E.coli so konstruirali biokocke z geni za izražanje fosforibulokinaze (PRK), ogljikove anhidraze (CA) in ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaze/oksigenaze (Rubisco). Geni izvirajo iz dveh sevov cianobakterij - Synechococcus elongatus PCC 7942 in PCC 7002. Zanje so se odločili, ker so v literaturi zasledili, da so se že izkazali kot uspešni za ta namen (4). Prvi dve biokocki so vstavili v vektor pSB3K3, tretjo pa v pSB1C3 in bakterije kotransformirali z vektorjema. Tako so v E.coli omogočili potek Calvinovega cikla, ki je ena najpomembnejših poti za fiksiranje ogljika v naravi. Kot šasijo so preizkusili 3 seve E.coli - BL21 (DE3), W3110, W3110 (L5T7). Odločili so se za uporabo E.coli BL21 (DE3), ki je dobro rastla ob pogojih v bioreaktorju in se je po vnosu genov za fiksiranje ogljika izkazala kot najsposobnejša izrabe CO2. Prednost E.coli pred rastlinami, algami in cianobakterijami je, da raste hitreje in bolj robustno, ne potrebuje svetlobe in zato uspešnost gojenja ni odvisna od vremena ter zahteva manjše površine za gojenje (1, 4).


<references/>