По мере того как нарастает нестабильность рынка невозобновляемых энергоресурсов, ученые и чиновники все яснее начинают осознавать необходимость перехода на регенерируемое топливо. Оптимисты мечтают о том, как автомобили и самолеты, а также мобильные телефоны и ноутбуки используют для работы топливные элементы, питаемые водородом. Реалисты же, держа в уме отсутствие удобных методик дешевого получения, хранения и транспортировки водорода, готовятся к биотопливному будущему.
Несмотря на то, что развитие индустрии биотоплива – биодизельного и биоэтанольного горючего – не решив ещё самой энергетической проблемы, уже привело к подорожанию продовольствия, многие специалисты не теряют оптимизма. Например, совсем недавно была показана работа нескольких методов переработки в биотопливо таких отходных материалов, как древесные опилки, опавшие листья и сельскохозяйственная ботва.
Однако возможности этих методик не идут ни в какое сравнение с потенциалом технологии переработки древесины в биодизель силами грибка Gliocladium roseum.
Заслуга G. roseum в том, что он умеет перерабатывать напрямую в разнообразные углеводородные молекулы такие сложные природные соединения, как лигнин и целлюлоза. Работа ботаника Гари Стробела из Университета Монтаны, описывающая уникальные свойства грибка, вышла в журнале Microbiology.
Как показал Стробел, подвид грибка Gliocladium roseum, который ботаник нашёл в древесине сердцелистной эвкрифии (Eucryphia cordifolia) южноамериканской Патагонии, в результате своей жизнедеятельности вырабатывает большое количество сложных углеводородов, входящих в состав дизельных топлив. Несмотря на то, что состав продуктов метаболизма немного беднее состава традиционного дизтоплива, первооткрыватели этих замечательных свойств организма уже успели окрестить продукты его жизнедеятельности микодизельным («гриб-дизельным») топливом.
Приступая к работе, Стробел вовсе не собирался открывать новое направление биоэнергетической отрасли. Ему просто хотелось открыть новые грибковые организмы, проживающие на деревьях вида E.cordifolia. Для этого Штробелю понадобилось подавить активность известных грибов с помощью антибиотиков, вырабатываемых другим грибком – Muscodor albus.
Поместив щепки E.cordifolia в пары антибиотика M. albus, ученые с удивлением обнаружили, что в то время как все остальные грибки зачахли, G. roseum, который известен своей способностью паразитировать на других грибках-паразитах, продолжал активно развиваться, вырабатывая собственный антибиотик. Проанализировав состав этого антибиотика, они выяснили, что G. roseum борется за жизнь с помощью паров летучих органических соединений, входящих в состав дизельного топлива, – октана, 1-октена, гептана и гексадекана.
Переработка сложных биополимеров биомассы в этанол или компоненты дизельного топлива с помощью микроорганизмов в настоящее время включает в себя несколько этапов. Во-первых, биополимеры – лигнин и целлюлоза – расщепляются на короткие звенья простых сахаров с помощью не самых дешевых ферментов. После этого простые сахара отдают на съедение микроорганизмам, которые вырабатывают спирт или сложные углеводороды. Эти продукты жизнедеятельности уже идут на производство топлива.
Такой ступенчатый процесс получается довольно дорогостоящим, даже с учетом того, что исходное сырье – опилки и опавшие листья – ничего не стоит.
G. roseum позволяет получать биодизель напрямую из целлюлозы, минуя стадии её расщепления.
Как отмечает сам Стробел, грибок, конечно, с большим аппетитом употребляет в пищу простые сахара, давая при этом существенно больший выход полезного продукта. Однако, отмечает ученый, настройка эффективности работы грибка и повышение его рабочих характеристик – едва ли не рутинная задача, посильная современной генной инженерии. Судя по всему, специалистам в этой области предстоит и разнообразить продукты метаболизма G. roseum, для того чтобы приблизить смесь вырабатываемых им углеводородов к обычному дизтопливу. Этого можно добиться, прививая грибку гены других организмов, способных вырабатывать отдельные тяжелые углеводороды.
По мнению Стробела, открытие таких замечательных свойств G. roseum – не только луч света в темном энергетическом царстве.
Возможно, этот грибок заставит ученых серьезнее относиться к альтернативным теориям происхождения нефти.
Современная парадигма гласит, что вся современная нефть сформировалась под воздействием больших температур и высокого давления на остатки растительной биосферы. Однако пример G. roseum должен навести ученых на мысль о том, что к созданию «черного золота» могли приложить руку и грибки. И есть способ проверить эту гипотезу – у нефти, созданной в результате деятельности живых организмов, как правило, весьма характерный изотопный состав.