Ein beliebter Raketentreibstoff namens RP-1 hat seinen Namen von seinem Hauptbestandteil: raffiniertem Erdöl. Forschungsergebnisse, die letzte Woche in der Zeitschrift veröffentlicht wurden Joule schlägt einen möglicherweise saubereren und stärkeren Inhaltsstoff vor: ein Molekül, das von der hergestellt wird Streptomyces Bakterien. Der vorgeschlagene Kraftstoff wird in absehbarer Zeit nicht fertig sein, aber die neue Forschung weist auf diese faszinierende Möglichkeit hin.
Streptomyces produziert antimykotische Moleküle namens POP-FAMEs, auch bekannt als polycyclopropanierte Fettsäuremethylester. POP-FAMEs bestehen aus Kohlenstoffringen, die aus drei Kohlenstoffmolekülen bestehen, die zu engen Dreiecken mit 60-Grad-Winkeln verbunden sind. Die Wissenschaftler hinter der neuen Studie argumentierten, dass diese Kohlenstoffgeometrie konventionellen Kraftstoffansätzen überlegen sein könnte, und zwar aus zwei Hauptgründen.
Da die Kohlenstoffgeometrie in einem POP-FAME kompakter ist als die in bereits existierenden Kraftstoffen, ermöglicht es eine größere Anzahl von Molekülen, den gleichen Raum zu füllen. Darüber hinaus belasten spitze Winkel innerhalb von POP-FAMEs die Kohlenstoffbindungen, und diese Belastung, so vermuteten die Forscher, könnte eine wichtige Quelle für potenzielle Energie und einen saubereren Produktionsprozess sein.
„Dieser Biosyntheseweg bietet einen sauberen Weg zu Kraftstoffen mit hoher Energiedichte, die vor dieser Arbeit nur mithilfe eines hochgiftigen Syntheseverfahrens aus Erdöl hergestellt werden konnten“, sagte Autor Jay Keasling in a Pressemitteilung. Keasling ist Professor für Chemie an der University of California in Berkeley und CEO der Gemeinsames BioEnergie Institut (JBEI)– ein Forschungszentrum des Energieministeriums. „Da diese Kraftstoffe aus Bakterien hergestellt werden, die mit Pflanzenmaterial gefüttert werden – das aus Kohlendioxid aus der Atmosphäre gewonnen wird – wird ihre Verbrennung in Motoren die Menge an zusätzlichem Treibhausgas im Vergleich zu jedem aus Erdöl erzeugten Kraftstoff erheblich reduzieren.“
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Dass dieser vorgeschlagene Biokraftstoff umweltfreundlicher als herkömmliche Kraftstoffe ist, ist keine Garantie. Wir haben keine Möglichkeit zu wissen, auf welche Weise der Produktionsprozess dieses Kraftstoffs möglicherweise schädlich sein könnte, zumindest nicht, bis ein groß angelegter Produktionsprozess in Betrieb genommen wird. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen Nicht alle Biokraftstoffe sind umweltfreundlich.
Während Drei-Kohlenstoff-Ringe nicht unbedingt selten sind, konnten die Forscher nur zwei Beispiele finden, die in früheren Forschungen identifiziert wurden, beide in Form von Molekülen, die von produziert wurden Streptomyces. Das Problem, sagen sie, ist das Streptomyces Es ist fast unmöglich, in einer Laborumgebung zu züchten. Glücklicherweise war eines der Moleküle in einer früheren genetischen Studie analysiert worden, die es den Forschern ermöglichte, die POP-FAMEs von Grund auf neu zu züchten, sobald sie die für ihre Produktion verantwortlichen Enzyme identifiziert hatten.
Computersimulationen des im Labor gezüchteten Moleküls zeigten, dass POP-FAMEs eine Energiedichte von 50 Megajoule pro Liter haben könnten, während RP-1 eine Energiedichte von 35 Megajoule pro Liter aufweist. Das ist offensichtlich eine wesentliche Verbesserung – zumindest in der Theorie. Obwohl die Forscher die Energiedichte von POP-FAME abschätzen konnten, sind Keasling und das Team noch weit von groß angelegten Tests entfernt.
„Sie brauchen 10 Kilogramm Treibstoff, um einen Test in einem echten Raketentriebwerk durchzuführen, und so weit sind wir noch nicht“, sagte Co-Autor Pablo Cruz-Morales vom Lawrence National Laboratory und der University of California Berkeley.
Unabhängig davon scheinen diese vorläufigen Ergebnisse vielversprechend zu sein, und sie könnten schließlich zu effizienterem Raketentreibstoff führen und gleichzeitig die Abhängigkeit der Luft- und Raumfahrtindustrie von Erdöl verringern.
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