การหมักจะเปลี่ยนก๊าซเรือนกระจกให้กลายเป็นสารเคมีที่มีประโยชน์

นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนากระบวนการลดคาร์บอนที่ผลิตปริมาณอะซิโตนและไอโซโพรพานอลในระดับอุตสาหกรรม งานของพวกเขาอาจนำไปสู่การแทนที่วิธีการผลิตสารเคมีที่ปล่อยก๊าซมากด้วยกระบวนการที่ยืดหยุ่นและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น จากข้อมูลของภาคการผลิตเคมีเป็น ผู้บริโภคน้ำมันและก๊าซในอุตสาหกรรม รายใหญ่ที่สุดรายเดียวและเป็นผู้ปล่อยก๊าซคาร์บอนมาก

เป็นอันดับสาม 

ทำให้ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่าหนึ่งกิกะตันในปี 2563 อะซิโตนและไอโซโพรพานอล (IPA) เป็น เคมีภัณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสองชนิดที่ใช้เป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมและสารเคมีสำหรับแพลตฟอร์มสำหรับการผลิตวัสดุ โดยตลาดโลกรวมกันมีมูลค่า 1 หมื่นล้านดอลลาร์ 

น่าเสียดายที่พวกเขาผลิตจากทรัพยากรฟอสซิลโดยใช้เทคนิคที่ใช้พลังงานสูงซึ่งปล่อยของเสียอันตรายและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก (GHG) ในขณะที่วิกฤตสภาพภูมิอากาศทวีความรุนแรงขึ้น นักวิจัยกำลังมองหาทางเลือกอื่นเพื่อลดผลกระทบจากสภาพอากาศในการผลิตสินค้าเหล่านี้ 

เอกสารเผยแพร่ใหม่นำเสนอรายงานฉบับแรกเกี่ยวกับการผลิตอะซิโตนและ IPA ที่มีอัตราการผลิตสูง การเลือกใช้สูง และปรับขนาดได้ทางอุตสาหกรรมผ่านการหมัก การผลิตโดยการหมักอะซิโตนและไอพีเอโดยปกติผลิตขึ้นโดยการแคร็กและการปฏิรูปของโพรพีน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานมาก

โดยไม่มีทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีการผลิตสารชีวภาพโดยการหมักน้ำตาล สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เอนไซม์ธรรมชาติและจุลินทรีย์ในการเผาผลาญน้ำตาลเหล่านี้และส่งออกผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ อย่างไรก็ตาม เทคนิคที่พัฒนาจนถึงปัจจุบันมีผลผลิตและการคัดเลือกต่ำ 

ทำให้ไม่สามารถทำได้ในเชิงพาณิชย์ การศึกษาใหม่พิจารณาการผลิต โดยใช้ทรัพยากรของเสียเช่นคาร์บอนออกไซด์ (คาร์บอนมอนอกไซด์หรือคาร์บอนไดออกไซด์) จากอุตสาหกรรมหนักหรือก๊าซจากทรัพยากรชีวมวลเป็นจุดเริ่มต้น ประสบความสำเร็จในการผลิตที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมสูง

ถึงประมาณ 3 g/l/h 

โดยมีการผลิตต่อเนื่องประมาณสาม สัปดาห์และการคัดเลือกสูงถึง 90% ผลลัพธ์เหล่านี้แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับอัตราชั้นนำก่อนหน้านี้ที่ 3.8 มก./ลิตร/ชม. และ 1.2% หัวกะทิเพื่อเปลี่ยนอะซิโตนเป็น IPA

จากนั้น นักวิจัยได้ปรับปรุงสายพันธุ์ที่เลือกเพื่อปรับปรุงการคัดเลือกในการผลิต

นั่นคือการกำจัดผลพลอยได้ที่ไม่ต้องการ เพื่อแก้ไขความเครียด พวกเขาระบุและรวมการดัดแปลงพันธุกรรมหลายอย่าง รวมถึงการน็อคเอาต์ของยีนสี่รายการและการแสดงออกของยีนสองรายการ จนถึงปัจจุบัน การศึกษาก่อนหน้านี้ได้รวมการดัดแปลงจีโนมไว้สูงสุดหนึ่งรายการ การรวมการปรับเปลี่ยน

เหล่านี้ช่วยให้ทีมเพิ่มสัดส่วนของพลังงานในก๊าซป้อนที่ไปยังผลิตภัณฑ์ที่สนใจสุดท้าย ทีมงานได้เปลี่ยนจากเครื่องปฏิกรณ์แบบตั้งโต๊ะขนาด 2 ลิตรเป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบวนรอบในโรงงานขนาด 120 ลิตร ขั้นตอนนี้ช่วยแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับขนาดของกระบวนการและระบุปัญหา

ที่อาจเกิดขึ้นเมื่อย้ายจากการผลิตแบบตั้งโต๊ะไปยังการผลิตเชิงอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่มีขนาดนี้มีความแตกต่างเชิงพื้นที่ กล่าวคือ โซนต่างๆ ของเครื่องปฏิกรณ์มีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน นักวิจัยจำเป็นต้องประเมินความทนทานต่อเมแทบอลิซึมของกระบวนการ

โดยวิเคราะห์ว่าจุลินทรีย์ยังคงรักษาฟังก์ชันการทำงานไว้ได้อย่างไรแม้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นของก๊าซจะเปลี่ยนไป ข้อสังเกตของพวกเขายืนยันว่าสายพันธุ์ที่พัฒนาแล้วสามารถทำงานได้ในระดับอุตสาหกรรมความยืดหยุ่นที่มากขึ้น โรงงานผลิตสารเคมีแบบดั้งเดิมถูกสร้างขึ้นสำหรับกระบวนการเดียว 

ในทางตรงกันข้าม 

เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเช่นนี้สามารถปรับให้เข้ากับวัตถุประสงค์ได้หลายอย่าง โดยให้ความยืดหยุ่นที่เป็นประโยชน์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงวิกฤตเศรษฐกิจเมื่อสินค้าโภคภัณฑ์บางประเภท (เช่น เอทานอลและ IPA ในปี 2019) มีความผันผวนนอกจากนี้ การหมักก๊าซยังเป็นแนวทางที่มีแนวโน้ม

จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม ในขณะที่การผลิตอะซิโตนและ IPA แบบดั้งเดิมปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2.55 กก. และ 1.85 กก. ตามลำดับต่อกิโลกรัมที่ผลิตได้ การหมักด้วยก๊าซแทนที่จะเป็นกระบวนการที่ปล่อยคาร์บอนเป็นลบเนื่องจากใช้ผลิตภัณฑ์คาร์บอนเหลือทิ้ง

การวิเคราะห์วงจรชีวิตที่ดำเนินการโดยทีมงานแสดงให้เห็นค่าคาร์บอนเป็นลบ อะซิโตนและ IPA ที่ผลิตได้แต่ละกิโลกรัมจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ 1.78 กก. และ 1.17 กก. ตามลำดับนักวิจัยเขียนว่าความแตกต่างนี้จุดประกายความหวังในการแทนที่กระบวนการที่ปล่อยมลพิษสูงด้วยแบบจำลองเศรษฐกิจ

เมื่อดูแบบตัวต่อตัว (ดูรูปที่ 1 ด้านบน) น่าประหลาดใจที่ “ด้านหน้า” ของลูกบาศก์แทบจะหายไป และผู้สังเกตสามารถมองเห็นด้าน “ซ้าย” ได้เกือบทั้งหมด อันที่จริง เป็นเรื่องง่ายที่จะขยายความคิดนี้ไปยังรูปทรงอื่นๆ (เช่น กับทรงกลม) และมุมมองอื่นๆแน่นอน เพื่อให้เข้าใจลักษณะของวัตถุที่เคลื่อนที่เร็ว

อย่างถ่องแท้ คุณต้องคำนวณรูปทรงเรขาคณิต ไม่เพียงแต่สำหรับมุมมองตามอำเภอใจเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระยะทาง ความเร็ว และขนาดตามอำเภอใจ (เช่น มุมย่อย) คุณต้องรวมเอฟเฟ็กต์เชิงสัมพัทธภาพสองอย่างเข้าด้วยกัน: เอฟเฟ็กต์ดอปเปลอร์เชิงสัมพัทธภาพและความผิดปกติเชิงสัมพัทธภาพ 

เอฟเฟ็กต์ “ไฟหน้า” ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ โดยแสงที่ปล่อยออกมาในแนวไอโซทรอปิกโดยวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะถูกมองเห็นโดยผู้ดูที่อยู่นิ่งซึ่งจับกลุ่มกันในทิศทางของการเคลื่อนไหว ทำทุกอย่างแล้ววัตถุ “เล็กๆ” ที่เคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาจะเปลี่ยนสีจากสีน้ำเงินความถี่สูงเป็นสีแดงความถี่ต่ำ  และอาจมองไม่เห็นด้วยซ้ำหากสีที่มองเห็นถูกเลื่อนดอปเปลอร์ออกไปนอกระยะการมองเห็นของดวงตาของคุณ 

credit: iwebjujuy.com lesrained.com IowaIndependentsBlog.com generic-ordercialis.com berbecuta.com Chloroquine-Phosphate.com omiya-love.com canadalevitra-20mg.com catterylilith.com lucianaclere.com