బయో ఇంజనీర్డ్ బ్యాక్టీరియా పునరుత్పాదక నుండి తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన రసాయనాలు/పాలిమర్‌లను తయారు చేయగల కొత్త సాంకేతికతను శాస్త్రవేత్తలు చూపించారు. మొక్క వర్గాలు
లైనిన్ అన్ని డ్రై ల్యాండ్ ప్లాంట్ల సెల్ వాల్‌లో ఉండే పదార్థం. సెల్యులోజ్ తర్వాత ఇది రెండవ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న సహజ పాలిమర్. ఈ పదార్ధం కార్బోహైడ్రేట్ (కార్బోహైడ్రేట్) కలిగి లేని మొక్కలలో కనిపించే ఏకైక పాలిమర్.చక్కెర) మోనోమర్లు. లిగ్నోసెల్యులోజ్ బయోపాలిమర్‌లు మొక్కలకు ఆకారం, స్థిరత్వం, బలం మరియు దృఢత్వాన్ని అందిస్తాయి. లిగ్నోసెల్యులోజ్ బయోపాలిమర్‌లు మూడు ప్రధాన భాగాలను కలిగి ఉంటాయి: సెల్యులోజ్ మరియు హెమిసెల్యులోజ్ ఒక ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, దీనిలో లిగ్నిన్ ఒక రకమైన కనెక్టర్‌గా చేర్చబడుతుంది, తద్వారా సెల్ గోడను పటిష్టం చేస్తుంది. సెల్ వాల్ లిగ్నిఫికేషన్ మొక్కలను గాలి మరియు తెగుళ్ళకు తట్టుకునేలా చేస్తుంది మరియు కుళ్ళిపోకుండా సహాయపడుతుంది. లిగ్నిన్ అనేది విస్తారమైన కానీ చాలా తక్కువగా ఉపయోగించబడిన పునరుత్పాదక శక్తి వనరు. లిగ్నోసెల్యులోజ్ బయోమాస్‌లో 30 శాతం వరకు ప్రాతినిధ్యం వహించే లిగ్నిన్ ఒక అన్‌ప్లోయిటెడ్ నిధి - కనీసం రసాయన దృక్కోణం నుండి. పెయింట్, కృత్రిమ ఫైబర్స్, ఎరువులు మరియు ముఖ్యంగా ప్లాస్టిక్ వంటి విభిన్న ఉత్పత్తులను రూపొందించడానికి రసాయన పరిశ్రమ ఎక్కువగా కార్బన్ సమ్మేళనాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ పరిశ్రమ కూరగాయల నూనె, స్టార్చ్, సెల్యులోజ్ మొదలైన కొన్ని పునరుత్పాదక వనరులను ఉపయోగిస్తుంది, అయితే ఇది మొత్తం సమ్మేళనాలలో 13 శాతం మాత్రమే ఉంటుంది.
లిగ్నిన్, ఉత్పత్తుల తయారీకి పెట్రోలియంకు మంచి ప్రత్యామ్నాయం
నిజానికి, లిగ్నిన్ అనేది భూమిపై పెద్ద సంఖ్యలో సుగంధ సమ్మేళనాలను కలిగి ఉన్న ఏకైక పునరుత్పాదక మూలం. ఇది ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే సుగంధ సమ్మేళనాలు సాధారణంగా పునరుత్పాదక మూలం పెట్రోలియం నుండి సంగ్రహించబడతాయి మరియు వాటిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్టిక్స్, పెయింట్స్ మొదలైనవి. అందువలన, లిగ్నిన్ యొక్క సంభావ్యత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. పునరుత్పాదక శిలాజ ఇంధనం అయిన పెట్రోలియంతో పోల్చితే, లిగ్నోసెల్యులోస్‌లు దీని నుండి తీసుకోబడ్డాయి చెక్క, గడ్డి లేదా మిస్కాంతస్ పునరుత్పాదక వనరులు. లిగ్నిన్‌ను పొలాలు మరియు అడవులలో పెంచవచ్చు మరియు సాధారణంగా వాతావరణం పట్ల తటస్థంగా ఉంటుంది. లిగ్నోసెల్యులోస్‌లు గత కొన్ని దశాబ్దాలుగా పెట్రోలియంకు తీవ్రమైన ప్రత్యామ్నాయంగా పరిగణించబడుతున్నాయి. ప్రస్తుతం రసాయన పరిశ్రమను పెట్రోలియం నడిపిస్తోంది. పెట్రోలియం అనేది అనేక ప్రాథమిక రసాయనాలకు ముడి పదార్థం, తరువాత ఉపయోగకరమైన ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. కానీ పెట్రోలియం పునరుత్పాదక మూలం మరియు తగ్గిపోతోంది, కాబట్టి పునరుత్పాదక వనరులను కనుగొనడంపై దృష్టి పెట్టాలి. ఇది చాలా ఆశాజనక ప్రత్యామ్నాయంగా కనిపించే విధంగా లిగ్నిన్‌ను చిత్రంలోకి తీసుకువస్తుంది.
లిగ్నిన్ అధిక శక్తితో నిండి ఉంది, అయితే ఈ శక్తిని తిరిగి పొందడం సంక్లిష్టమైనది మరియు ఖరీదైన ప్రక్రియ మరియు అంతిమ ఫలితం సాధారణంగా చాలా ఎక్కువ ఖర్చుతో కూడిన జీవ ఇంధనం కూడా ప్రస్తుతం వాడుకలో ఉన్న "రవాణా శక్తి"ని ఆర్థికంగా భర్తీ చేయలేము. లిగ్నిన్‌ను విచ్ఛిన్నం చేయడానికి మరియు విలువైన రసాయనాలుగా మార్చడానికి ఖర్చుతో కూడుకున్న మార్గాలను అభివృద్ధి చేయడానికి అనేక విధానాలు పరిశోధించబడ్డాయి. అయినప్పటికీ, అనేక పరిమితులు లిగ్నిన్ వంటి టచ్ ప్లాంట్ పదార్థాన్ని ప్రత్యామ్నాయ శక్తి వనరుగా ఉపయోగించడాన్ని పరిమితం చేశాయి లేదా దానిని మరింత ఖర్చుతో కూడుకున్నదిగా చేయడానికి ప్రయత్నించవచ్చు. ఇటీవలి అధ్యయనం బాక్టీరియా (E. కోలి)ని సమర్థవంతమైన మరియు ఉత్పాదక బయోకన్వర్షన్ సెల్ ఫ్యాక్టరీగా విజయవంతంగా రూపొందించింది. బాక్టీరియా చాలా వేగంగా పెరుగుతాయి మరియు గుణించాలి మరియు అవి కఠినమైన పారిశ్రామిక ప్రక్రియలను తట్టుకోగలవు. ఈ సమాచారం సహజంగా లభించే లిగ్నిన్ డిగ్రేడర్‌ల అవగాహనతో మిళితం చేయబడింది. పని ప్రచురించబడింది నేషనల్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్స్ USA యొక్క ప్రొసీడింగ్స్.
శాండియా నేషనల్ లాబొరేటరీస్‌లోని డాక్టర్ సీమా సింగ్ నేతృత్వంలోని పరిశోధకుల బృందం లిగ్నిన్‌ను ప్లాట్‌ఫారమ్ రసాయనాలుగా మార్చడంలో ఎదురయ్యే మూడు ప్రధాన సమస్యలను పరిష్కరించింది. మొదటి ప్రధాన అడ్డంకి ఏమిటంటే బాక్టీరియా E.Coli సాధారణంగా మార్పిడికి అవసరమైన ఎంజైమ్‌లను ఉత్పత్తి చేయదు. శాస్త్రవేత్తలు కిణ్వ ప్రక్రియ రింగ్‌కు "ప్రేరక"ని జోడించడం ద్వారా ఎంజైమ్‌లను తయారు చేసే ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి ప్రయత్నిస్తారు. ఈ ప్రేరకాలు ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి కానీ చాలా ఖరీదైనవి కాబట్టి బయోఫైనరీల భావనలో సరిగ్గా సరిపోవు. పరిశోధకులు ఒక భావనను ప్రయత్నించారు, దీనిలో వనిల్లా వంటి లిగ్నిన్ ఉత్పన్న సమ్మేళనాన్ని ఇంజనీరింగ్ ద్వారా సబ్‌స్ట్రేట్‌గా మరియు ప్రేరకంగా ఉపయోగించారు. బాక్టీరియా ఇ.కోలి ఇది ఖరీదైన ప్రేరకం అవసరాన్ని దాటవేస్తుంది. అయినప్పటికీ, సమూహం కనుగొన్నట్లుగా, వనిల్లా మంచి ఎంపిక కాదు, ప్రత్యేకించి లిగ్నిన్ విచ్ఛిన్నం అయిన తర్వాత, వనిల్లా పెద్ద పరిమాణంలో ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు ఇది E.Coli యొక్క పనితీరును నిరోధించడం ప్రారంభిస్తుంది అంటే వనిల్లా విషాన్ని సృష్టించడం ప్రారంభిస్తుంది. కానీ వారు ఇంజనీరింగ్ చేసినప్పుడు ఇది వారికి అనుకూలంగా పనిచేసింది బాక్టీరియా. కొత్త దృష్టాంతంలో, E.Coliకి విషపూరితమైన రసాయనం "లిగ్నిన్ వాలరైజేషన్" యొక్క సంక్లిష్ట ప్రక్రియను ప్రారంభించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. వనిల్లా ఉన్న తర్వాత, అది ఎంజైమ్‌లను సక్రియం చేస్తుంది మరియు బ్యాక్టీరియా వనిలిన్‌ను కాటెకాల్‌గా మార్చడం ప్రారంభిస్తుంది, ఇది కావలసిన రసాయనం. అలాగే, ప్రస్తుత వ్యవస్థలో స్వయంచాలకంగా నియంత్రించబడినందున వనిలిన్ మొత్తం ఎప్పుడూ విష స్థాయికి చేరుకోదు. మూడవ మరియు చివరి సమస్య సమర్థత. మార్పిడి వ్యవస్థ నెమ్మదిగా మరియు నిష్క్రియంగా ఉంది కాబట్టి పరిశోధకులు ఇతర బ్యాక్టీరియా నుండి మరింత ప్రభావవంతమైన ట్రాన్స్‌పోర్టర్‌లను పరిశీలించారు మరియు వాటిని E. కోలిగా రూపొందించారు, ఇది ప్రక్రియను వేగంగా ట్రాక్ చేస్తుంది. అటువంటి వినూత్న పరిష్కారాల ద్వారా విషపూరితం మరియు సామర్థ్య సమస్యలను అధిగమించడం జీవ ఇంధనం ఉత్పత్తిని మరింత పొదుపు ప్రక్రియగా మార్చడంలో సహాయపడుతుంది. మరియు, ఆటో-రెగ్యులేషన్‌ను చేర్చడంతో పాటు బాహ్య ప్రేరకాన్ని తీసివేయడం వలన జీవ ఇంధనం తయారీ ప్రక్రియను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు.
ఒకసారి లిగ్నిన్ విచ్ఛిన్నమైతే, అది నైలాన్, ప్లాస్టిక్‌లు, ఫార్మాస్యూటికల్స్ మరియు ప్రస్తుతం పెట్రోలియం నుండి తీసుకోబడిన ఇతర ముఖ్యమైన ఉత్పత్తులకు మార్చబడే విలువైన ప్లాట్‌ఫారమ్ రసాయనాలను అందించగల లేదా "అందించే" సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉందని బాగా స్థిరపడింది. - పునరుత్పాదక శక్తి వనరు. జీవ ఇంధనం మరియు బయోప్రొడక్షన్ కోసం ఖర్చుతో కూడుకున్న పరిష్కారాలను పరిశోధించడం మరియు అభివృద్ధి చేయడంలో ఈ అధ్యయనం సంబంధితంగా ఉంటుంది. బయో ఇంజినీరింగ్ సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఉపయోగించి మనం పెద్ద మొత్తంలో ప్లాట్‌ఫారమ్ రసాయనాలు మరియు అనేక ఇతర కొత్త తుది ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు, బ్యాక్టీరియా E.Coliతో మాత్రమే కాకుండా ఇతర సూక్ష్మజీవుల హోస్ట్‌లతో కూడా. రచయితల భవిష్యత్తు పరిశోధన ఈ ఉత్పత్తుల యొక్క ఆర్థిక ఉత్పత్తిని ప్రదర్శించడంపై దృష్టి పెడుతుంది. ఈ పరిశోధన శక్తి ఉత్పాదక ప్రక్రియలపై మరియు ఆకుపచ్చ ఉత్పత్తులకు అవకాశాల పరిధి విస్తరణపై భారీ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. సమీప భవిష్యత్తులో లిగ్నోసెల్యులోజ్ ఖచ్చితంగా పెట్రోలియంను భర్తీ చేయకపోతే దానిని పూర్తి చేయాలని రచయితలు వ్యాఖ్యానించారు.
***
{ఉదహరించబడిన మూలం(ల) జాబితాలో దిగువ ఇవ్వబడిన DOI లింక్‌ను క్లిక్ చేయడం ద్వారా మీరు అసలు పరిశోధనా పత్రాన్ని చదవవచ్చు}
మూల (లు)
Wu W మరియు ఇతరులు. 2018. లిగ్నిన్ వాల్యూరైజేషన్ కోసం ఆటోరెగ్యులేటరీ సిస్టమ్‌తో ఇంజనీరింగ్ E. కోలి వైపు, నేషనల్ అకాడెమి అఫ్ సైన్సెస్ యొక్క ప్రొసీడింగ్స్. 115(12) https://doi.org/10.1073/pnas.1720129115
