Scientists have shown a new technology in which bioengineered bacteria can make cost-effective chemicals/polymers from renewable پلانٹ ذرائع
Lignin is a material which is a constituent of cell wall of all dry land plants. It is the second most abundant natural polymer after cellulose. This material is the only polymer found in plants which is not composed of carbohydrate (چینی) monomers. Lignocellulose biopolymers provide shape, stability, strength and rigidity to plants. Lignocellulose biopolymers consist of three main components: cellulose and hemicellulose form a framework in which lignin is incorporated as a kind of connector thus solidifying the cell wall. Cell wall lignification makes plants resistant to wind and pests and helps them from rotting. Lignin is a vast but very underutilized renewable resource of energy. Lignin which represents up to 30 percent of the lignocellulose biomass is an unexploited treasure – at least from a chemical point of view. The chemical industry depends mostly on carbon compounds for creating different products like paint, artificial fibres, fertilizers and most importantly plastic. This industry does use some renewable resources like vegetable oil, starch, cellulose etc but this comprises only 13 percent of all compounds.
لگنن، مصنوعات بنانے کے لیے پیٹرولیم کا ایک امید افزا متبادل
In fact, lignin is the one and only source of renewable on earth that contains a large number of aromatic compounds. This is of importance because aromatic compounds are generally extracted from the non-renewable source petroleum and then are used to produce پلاسٹک, paints etc. Thus, the potential of lignin is very high. In comparison to petroleum which is a non-renewable fossil fuel, lignocelluloses are derived from لکڑی, straw or Miscanthus which are renewable sources. Lignin can be grown in fields and forests and are generally neutral towards the climate. Lignocelluloses is being considered as a serious alternative to petroleum in past few decades. Petroleum drives the chemical industry at present. Petroleum is a raw material for many basic chemicals which are then used to produce useful products. But petroleum is non-renewable source and is dwindling, therefore focus needs to be on finding renewable sources. This brings lignin into the picture as appears to be a very promising alternative.
لگنن بہت زیادہ توانائی سے بھرا ہوا ہے لیکن اس توانائی کو حاصل کرنا ایک پیچیدہ اور مہنگا عمل ہے اور اس طرح بائیو ایندھن بھی تیار کیا جاتا ہے کیونکہ حتمی نتیجہ عام طور پر لاگت پر بہت زیادہ ہوتا ہے اور اس وقت استعمال میں "ٹرانسپورٹیشن انرجی" کو اقتصادی طور پر تبدیل نہیں کر سکتا۔ لگنن کو توڑنے اور اسے قیمتی کیمیکلز میں تبدیل کرنے کے لاگت سے موثر طریقے تیار کرنے کے لیے بہت سے طریقوں پر تحقیق کی گئی ہے۔ تاہم، کئی حدود نے ٹچ پلانٹ کے مادے جیسے لگنن کو متبادل توانائی کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرنے یا اسے زیادہ لاگت سے موثر بنانے کی کوشش کرنے پر پابندی لگا دی ہے۔ ایک حالیہ مطالعہ نے کامیابی کے ساتھ بیکٹیریا (E. Coli) کو ایک موثر اور پیداواری بائیو کنورژن سیل فیکٹری کے طور پر کام کرنے کے لیے انجینئر کیا ہے۔ بیکٹیریا بہت تیزی سے بڑھتے اور متعدد ہوتے ہیں اور وہ سخت صنعتی عمل کو برداشت کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ اس معلومات کو قدرتی طور پر دستیاب لگنن ڈیگریڈرز کی سمجھ کے ساتھ ملایا گیا تھا۔ کام میں شائع ہوا تھا۔ نیشنل اکیڈمی آف سائنس یو ایس اے کی کارروائی۔
The team of researchers led by Dr Seema Singh at the Sandia National Laboratories solved three main problems that are encountered in turning lignin into platform chemicals. The first major hurdle is that بیکٹیریا E.Coli generally does not produce the enzymes which are needed for conversion. Scientists tend to solve this problem of making enzymes by adding an “inducer” to the fermentation ring. These inducers are effective but are very expensive and thus do not fit well in the concept of biorefineries. Researchers tried a concept wherein a lignin derived compound like vanilla was used as a substrate as well as an inducer by engineering the بیکٹیریا E.Coli. This would bypass the need for an expensive inducer. Though, as the group discovered, vanilla wasn’t a good choice particularly because once lignin breaks down, vanilla is produced in large quantities and it starts inhibiting the function of E.Coli i.e. vanilla starts creating toxicity. But this worked in their favour when they engineered the بیکٹیریا. In the new scenario, the very chemical that is toxic to the E.Coli is used to initiate the complex process of “lignin valorisation”. Once vanilla is present, it activates the enzymes and bacteria starts to convert vanillin into catechol, which is the desired chemical. Also, the amount of vanillin never reaches the toxic level as it gets autoregulated in the current system. The third and final problem was of the efficiency. The system of conversion was slow and passive thus researchers looked into more effective transporters from other bacteria and engineered them into E. Coli which then fast tracked the process. Overcoming toxicity and efficiency problems by such innovative solutions can help make the production of biofuel a more economical process. And, removal of an external inducer along with incorporation of auto-regulation can further optimize the biofuel-making process.
یہ اچھی طرح سے قائم ہے کہ ایک بار لگنن ٹوٹ جانے کے بعد، اس میں قیمتی پلیٹ فارم کیمیکل فراہم کرنے یا اس کے بجائے "عطا کرنے" کی صلاحیت ہوتی ہے جسے بعد میں نایلان، پلاسٹک، دواسازی اور دیگر اہم مصنوعات میں تبدیل کیا جا سکتا ہے جو فی الحال پٹرولیم سے حاصل کیے جاتے ہیں، ایک غیر - قابل تجدید توانائی کا ذریعہ یہ مطالعہ بائیو فیول اور بائیو پروڈکشن کے لیے سرمایہ کاری مؤثر حل کی تحقیق اور ترقی کی جانب ایک قدم ہونے کے لیے متعلقہ ہے۔ بائیو انجینیئرنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ہم پلیٹ فارم کیمیکلز کی بڑی مقدار اور کئی دیگر نئی مصنوعات تیار کر سکتے ہیں، نہ صرف بیکٹیریل E.Coli کے ساتھ بلکہ دیگر مائکروبیل میزبانوں کے ساتھ بھی۔ مصنفین کی مستقبل کی تحقیق ان مصنوعات کی اقتصادی پیداوار کو ظاہر کرنے پر توجہ مرکوز کرے گی۔ اس تحقیق کا توانائی پیدا کرنے کے عمل اور سبز مصنوعات کے امکانات کی حد میں توسیع پر بہت زیادہ اثر پڑتا ہے۔ مصنفین کا کہنا ہے کہ مستقبل قریب میں lignocellulose کو یقینی طور پر پٹرولیم کی تکمیل کرنی چاہیے اگر اسے تبدیل نہ کیا جائے۔
***
{آپ اصل تحقیقی مقالے کو ذیل میں دیے گئے DOI لنک پر کلک کر کے پڑھ سکتے ہیں جو حوالہ دیئے گئے ماخذ کی فہرست میں ہے}
ذرائع)
وو ڈبلیو وغیرہ۔ 2018. انجینرنگ ای کولی کی طرف لگنن ویلیورائزیشن کے لیے ایک خودکار نظام کے ساتھ، نیشنل اکیڈمی آف سائنسز کی کاروائی. 115(12)۔ https://doi.org/10.1073/pnas.1720129115
