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Un modo più economico per catturare CO2

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Degli enzimi geneticamente ingegnerizzati sono la chiave per un nuovo metodo di cattura dell’anidride carbonica. L’aggiunta di carbonio con tecnologie di acquisizione in un impianto a carbone convenzionale può quasi raddoppiare il prezzo dell'energia elettrica che produce. Questo fatto rappresenta uno degli ostacoli più grandi per adattarsi alla legislazione che disciplina le emissioni di biossido di carbonio.

Ora i ricercatori di Codexis, con sede a Redwood City, CA, utilizzano enzimi geneticamente modificati per rendere la cattura di biossido di carbonio meno costosa. Il loro metodo potrebbe aumentare i costi di energia elettrica da meno di un terzo.I nuovi enzimi aumentano l'efficienza, anche di 100 volte, di un solvente utilizzato per catturare l'anidride carbonica. Questo promette di ridurre l'energia necessaria per catturare e stoccare i gas serra. I ricercatori hanno elaborato nuovi modi di progettare gli enzimi che possono funzionare alle alte temperature all'interno di una ciminiera di una centrale a carbone.

Il metodo standard di cattura di CO2 è di utilizzare un solvente chiamato monoetanolammina (MEA). L'anidride carbonica viene assorbita dal solvente, che lo separa dagli altri fumi. Per fermare l'anidride carbonica l’enzima deve essere liberato mediante l'applicazione di calore, questo produce un flusso di biossido di carbonio puro che può essere compresso e permanentemente incamerato.

L'energia necessaria per fare questo riduce la potenza di un impianto a carbone di circa il 30 per cento. In combinazione con le apparecchiature supplementari e i materiali necessari per catturare la CO2, questo aumenta il costo dell'energia elettrica prodotta di circa il 80 per cento. L’approccio Codexis potrebbero limitare gli aumenti dei costi del 35 per cento o meno, dice James Lalonde, vice presidente della società di ingegneria biochimica e la R & S.

I ricercatori Codexis sono coinvolti nello studio di un enzima geneticamente modificato, chiamato anidrasi carbonica, generato con la respirazione in molti organismi, incluso l'uomo. L’anidrasi carbonica con un solvente chiamato dietanolammina metile (MDEA) si legano con l'anidride carbonica. Il problema più difficile è stata l'alterazione degli enzimi in modo da poter farli sopravvivere alle alte temperature che si trovano nelle ciminiere. Gli enzimi possono sopravvivere a temperature intorno ai 25 ° C, ma presto smettono di funzionare a temperature superiori a 55 ° C a 65 ° C.

I primi risultati mostrano che i suoi enzimi modificati possono sopravvivere a temperature sopra i 85 ° C per mezz'ora. Questo è abbastanza alto per far sopravvivere l'enzima in ciminiere, ma non a temperature necessarie per liberare l'anidride carbonica per la conservazione (130 ° C).

L'azienda in passato ha costruito con successo gli enzimi per lo sviluppo di farmaci. Ha vinto due premi "tecnologia verde" dalla US Environmental Protection Agency per lo sviluppo di enzimi per fare due farmaci - atorvastatina, l'ingrediente attivo del farmaco Lipitor che abbassano il colesterolo, e sitagliptin, l'ingrediente attivo nella droga diabete Januvia.
Codexis utilizza una versione proprietaria di evoluzione diretta. Nella sua forma più semplice, l’evoluzione diretta consiste nel rendere le modifiche casuali ai geni già esistenti.

Queste mutazioni alterano un amminoacido alla volta nell’enzima. I geni che funzionano meglio sono poi selezionati e modificati per aumentare ulteriormente le prestazioni. I ricercatori hanno sviluppato una versione più veloce del processo che coinvolge lo scambio tra grandi segmenti della sequenza genetica per apportare modifiche multiple agli aminoacidi. Hanno anche sviluppato tecniche di calcolo che permettono loro di determinare quali parti del gene hanno più probabilità di portare a miglioramenti nelle prestazioni se sono modificati.

Le modifiche rendono il processo più efficiente, e portano a grandi cambiamenti nelle prestazioni in una quantità di tempo relativamente breve. (da TechnologyReview

 

 

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