فيديو: يقوم العلماء بتعديل التمثيل الضوئي في السعي للحصول على وقود حيوي أفضل
من خلال تغيير كيفية تحويل النباتات لأشعة الشمس إلى طاقة كيميائية ، يأمل العلماء في إنتاج وقود حيوي له معنى اقتصادي.
على مدى سنوات ، كان الباحثون يحاولون اكتشاف أفضل الطرق لجعل النباتات تنتج الوقود الحيوي. ولكن هناك مشكلة أساسية: عملية التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي تحول النباتات من خلالها ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية مخزنة ، غير فعالة للغاية. تحول النباتات من 1 إلى 3 بالمائة فقط من ضوء الشمس إلى كربوهيدرات. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل من الضروري تخصيص الكثير من الأراضي لزراعة الذرة لإنتاج الإيثانول ، من بين أفكار الوقود الحيوي السيئة الأخرى. ومع ذلك ، تتمتع النباتات أيضًا بالعديد من المزايا: فهي تمتص ثاني أكسيد الكربون بتركيزات منخفضة مباشرة من الغلاف الجوي ، ويمكن لكل خلية نباتية إصلاح نفسها عند تلفها.
بدأ العلماء جهدًا جديدًا لتقوية عملية التمثيل الضوئي ومساعدة البشر على صنع وقود أكثر مراعاة للبيئة. قامت الوكالة الأمريكية لمشاريع الأبحاث المتقدمة للطاقة ، المعروفة باسم ARPA-e ، بتمويل 10 من هذه المشاريع حتى الآن ، يستخدم معظمها الهندسة الوراثية لتعديل دليل التعليمات المستند إلى الحمض النووي للنبات من أجل النمو والأصباغ وما شابه ذلك. أكبر منحة - أكثر من ضوء الشمس نانوغرام أو نبات يستخدم أطوال موجية مختلفة من الضوء لتشغيل الخطوات المختلفة لعملية التمثيل الضوئي ؛ تستخدم النباتات الآن نفس الأطوال الموجية لكل شيء. قد يكون لمصنع مُنتج للوقود الحيوي مُصمم هندسيًا أوراقًا أصغر ، مما يقلل من متطلبات الطاقة الخاصة به للنمو ، أو ربما لم يعد يخزن الطاقة كسكر ولكنه يحولها مباشرة إلى جزيء هيدروكربوني للاستخدام البشري كوقود.
سيتعين على العلماء في البرنامج ، الذي يطلق عليه اسم PETRO ، للنباتات المهندسة لتحل محل الزيت ، التعامل مع تحديات إمدادات المياه المحدودة بشكل متزايد للمحاصيل والشك العام من الكائنات المعدلة وراثيًا. وسيواجهون منافسة من الجهود المبذولة لاستبدال عملية التمثيل الضوئي تمامًا ، مثل برنامج الوقود الكهربائي الخاص بـ ARPA-e ، والذي يهدف إلى حث الميكروبات على صنع الهيدروكربونات ، أو من الجهود المبذولة لبناء أوراق اصطناعية تستخدم الكهرباء من الخلايا الشمسية لتقسيم الماء إلى أكسجين و الهيدروجين لاستخدامه كوقود. بالنسبة للنباتات ، لم يعد مجرد الحفاظ على البيئة كافياً.
