Bakterie, které umí vyrábět ropu!

Celý svět se obává rostoucích cen ropy. Vědci proto hledají alternativy jak ropu nahradit. Jedno ze zajímavých řešení nabízí biotechnologie - američtí vědci upravili obyčejné bakterie tak, že dokáží ropu vyrábět.

Vědci americké firmy LS9, sídlící v pověstném kalifornském centru hi-tech technologií Sillicon Halley, přišli před nedávnem s převratným objevem. Bakterie, které umí vyrábět ropu!

Pokud se jimi navržená technologie ukáže životaschopnou a ekonomicky rentabilní, můžeme očekávat, že dojde k menší či větší revoluci. Cena ropy stále roste a asi ani největší optimisté neočekávají, že se tento trend někdy změní. Lidé se proto poohlíží po alternativních zdrojích energie.

Před několika málo lety se naděje upíraly k biopalivům vyráběným ze surovin určených k výrobě potravin. Že je tato cesta špatná pochopila i Evropská unie, která chystá změnu až doposud pozitivního přístupu k biopalivům první generace.

Vědci však v hledání pokračují. Dalším adeptem, který se nabízí jako biopalivo budoucnosti, je ropa vyrobena mikroby.

Jak přinutit bakterie vyrábět ropu?

Z celého objevu pravděpodobně nebudou mít radost striktní odpůrci genetický modifikací. Právě tato metoda je totiž klíčem výroby bakteriální ropy. Vědci firmy LS9, konkrétně výzkumná skupina Grega Pala, dokázali řadou genetických manipulací upravit obyčejnou bakterii jménem Escherichia coli (je to tak obyčejná bakterie, že ji můžeme najít třeba ve svém střevě) tak, že dokáže produkovat ropu.

Fosilní ropa je tvořena především různě těžkými uhlovodíky. Vědci firmy LS9 pomocí metod genetického inženýrství do bakterie E. coli vnesly geny jiných bakterií. Klíčovými metabolickými drahami, které si vyžádaly „zásadní rekonstrukci" , byly dráhy ovlivňující syntézu a odbourávání mastných kyselin - ty jsou svou strukturou jednoduchým uhlovodíkům velice podobné. Výsledkem jsou pak geneticky manipulované bakterie Escherichia coli, které dokáží v průběhu biotechnologického fermentačního procesu vyrobit ropu.

Nabízí se zde podobnost s výrobou bioetanolu, při které se nejčastěji používají kvasinky (k této analogii se ještě několikrát vrátíme). Také při biotechnologické výrobě ropy se bakteriím podávají pro ně stravitelné cukry, které bakterie dokáží přeměnit na produkt - ropu.

Pochopitelně pokud by se bakterie krmily potravou původně určenou pro lidi, nejednalo by se až o tolik revoluční technologii a její úspěch by byl na vážkách. Toho si je tým Grega Pala vědom a ropu slibuje vyrábět z odpadních surovin, jako jsou dřevní odpad, obilné zbytky a jiné rostlinné odpady obsahující rostlinný polysacharid celulózu. Než ji dokáží bakterie využít je třeba ji poněkud „přežvýkat" - nasekat na základní stavební prvky - glukózu.

Bakteriální ropa stejně jako ropa fosilní není mísitelná s vodou. To je podstatná výhoda oproti konkurenčnímu biopalivu - bioetanolu. Ten se s vodou mísí velice ochotně a dobře, a proto je po ukončení fermentačního procesu výroby bioetanolu nutné jej od vody oddělit. K tomu se používá destilace, která je však energeticky tedy i cenově velice nákladná. Proces destilace u bakteriální ropy odpadá , tím se ušetří až 65% energie nutných k výrobě bioetanolu. Ropa prostě vytvoří na hladině fermentoru vrstvu, kterou je možno kontinuálně odebírat.

Nějaké další výhody?

Výhod, které nabízí ropa vyráběná pomocí bakterií je celá řada. Bakteriální ropa je až o 50% energeticky výhodnější palivo než bioetanol.

Navíc díky odpadajícímu procesu destilace je celková energetická bilance výrazně výhodnější, než je tomu u etanolu.

Stejně tak je to s produkcí skleníkového plynu CO2, která by měla být výrazně nižší.

Navíc na rozdíl od bioetanolu nevyžaduje bakteriální ropa žádné nové distribuční kanály - je možné ji transportovat pomocí již existujících ropovodů.

Ani při porovnání s fosilní ropou si ta bakteriální nestojí špatně. Obsahuje přibližně stejně dusíku jako fosilní ropa, emise NOx vznikající při spalování paliv tedy zůstanou stejné, avšak bakteriální produkt obsahuje výrazně nižší množství síry, benzenu a dalších toxických a pro životní prostředí nebezpečných sloučenin. Díky tomu lze bakteriální ropu považovat za téměř „environment friendly" výrobek.
Bakteriální ropu je možné (stejně jako ropu fosilní) využít nejen k výrobě paliv jako jsou benzín nebo nafta, ale také dalších typických ropných produktů, jako jsou například plasty, léky nebo některé chemikálie.

Jaká je budoucnost?

To jestli bude možné bakteriální ropu vyrábět v masovém měřítku ještě není zcela jasné. Firma LS9 v současnosti pracuje s fermentorem o objemu 1 000 litrů. Může se to zdát hodně, ale není tomu tak. Jen v USA se týdně spotřebuje 143 miliónu barelů ropy týdně. Aby se uspokojila takováto poptávka po ropě bakteriální fermentací, byla by k tomu údajně za potřebí továrna o rozloze 205 čtverečních mil, což přibližně odpovídá rozloze Chicaga.

Greg Pal je však optimista a říká: "Náš plán je mít v roce 2010 hotovo něco na způsob předváděcí továrny a současně hodláme pracovat na vývoji a stavbě skutečného průmyslového podniku, který by byl schopen vyrábět již od roku 2011". Pokud by se využívala brazilská cukrová třtina jako vstupní surovina pohybovala by se cena jednoho barelu okolo 50 dolarů. V současné době stojí barel fosilní ropy asi 140 dolarů.

Další překážkou, se kterou se musí firma LS9 potýkat je odpor veřejnosti ke geneticky modifikovaným organismům. Je-li se vůbec čeho bát, v případě bakteriální ropy i tyto starosti odpadají. Samotný produkt žádné geneticky modifikované bakterie neobsahuje a bakterie se nacházejí ve fermentačních nádobách, ze kterých prakticky nemohou uniknout.

Určitě bude zajímavé sledovat jak bakteriální ropa obstojí. I přes to, že se firma LS9 slibuje zaměřit na odpadní celulózové substráty, v kalkulacích s cenou se objevují čísla počítající jako se vstupní surovinou cukrovou třtinou pěstovanou v Brazílii. Opravdu masová produkce bakteriální ropy z této suroviny by pravděpodobně vedla k devastaci amazonského tropického pralesa, ke které máme už dneska našlápnuto díky výrobě bioetanolu.

Naopak pokud by se firma LS9 opravdu zaměřila na odpadní substráty, které je na rozdíl od cukrové třtiny před fermentací nutné výrazně upravovat, vedlo by k navýšení ceny výrazně nad zmíněných 50 dolarů za barel.

I přes tyto rozpory je „nová" ropa velice zajímavým nápadem a důkazem, že lidé jsou (i s pomocí metod genetického inženýrství) schopni vyrobit téměř vše. Otázkou je, za jakou cenu. Zbývá snad jen bakteriální ropě popřát lepší osud než čeká ostatní biopaliva.

Autor: Stanislav Obruča www.inovace.cz