丁醇（Butanol）一種很有前途的下一代生物燃料，包含的能量多於乙醇（ethanol），而且可以通過石油管道傳送。但是，就像乙醇一樣，生物丁醇生產也是集中使用食用原料，比如甜菜、玉米澱粉和甘蔗。
現在，加州大學洛杉磯分校（University of California, Los Angeles）生物分子工程師詹姆斯·廖（James Liao），已開發出兩種方法，使丁醇擺脫對糧食作物的依賴。詹姆斯·廖說，有一項紀錄，就是商業化推廣了創新的生物燃料工藝，他已經證明，微生物生產先進生物燃料，可以直接用農業廢棄物生產，也可以用蛋白質原料生產，比如用藻類。
詹姆斯·廖示範的直接從纖維素向丁醇轉化，可以降低成本，生產纖維素生物燃料，這一成本目前還過高。他的蛋白質為基礎的工藝，為生物燃料領域提供了全新的原料選擇。
雖然它們是可再生能源，但是，生物燃料麵臨著攻擊，這些攻擊來自環境和食品活動家，生物丁醇（biobutanol）也不例外：第一代生物丁醇廠正在開發中，它們的運行將依賴玉米為基礎的糖和澱粉。“丁醇有一些技術優勢，但真正的問題，是用於製造一加侖燃料的作物數量，”傑裏米·馬丁（Jeremy Martin）說，他是一位資深科學家，在憂思科學家聯盟（Union of Concerned Scientists），這個聯盟是馬薩諸塞州（Massachusetts）劍橋（Cambridge）的一個籲請團，屬於一個廣泛聯盟的一部分，他們推動國會結束對玉米乙醇利潤豐厚的稅收抵免（tax credits）。
詹姆斯·廖的創新可能終止生物丁醇與玉米的關聯，這種關聯，具有諷刺意味的是，部分原因是他造成的。2008年，詹姆斯·廖開發出一種微生物途徑，可以把糖轉換為異丁醇（isobutanol），就是丁醇的一種高辛烷值（high-octane）的異構體。這項創新目前正在商業化，實施者是格沃公司（Gevo），就是科羅拉多州（Colorado）恩格爾伍德（Englewood）的一家初創公司，是這麽說詹姆斯·廖共同創辦的。格沃公司籌資1.07億美元，是上個月首次公開募股籌集的，可以支持其計劃，改造玉米乙醇廠，生產異丁醇。
這些計劃就是轉向生物燃料生產，采用的是生物質原料，如柳枝稷，玉米秸稈，甘蔗渣（或植物殘體）的，但是，進展很慢，這是由於成本較高。美國環境保護機構（U.S. Environmental Protection Agency）的指令是，今年隻使用660萬加侖的纖維素乙醇，不到3%的2.50億加侖的目標，這一目標是美國國會四年前設定的。障礙來自需要增加加工步驟，用以分解這些纖維素原料，從而產生糖，進行發酵；這種加工大大提升了成本，使生產設施難以融資。
詹姆斯·廖的直接從纖維素轉為丁醇的工藝，在開發中與橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）的研究人員合作，這種工藝有望簡化過程，擴展發酵微生物的性能。關鍵是增加了詹姆斯?廖的從糖到異丁醇的方法，增加到一種微生物，就是解纖維梭菌，就像是喜歡咀嚼生物質，但通常不會製成丁醇。最初，這種微生物的分離是來自草堆肥（composted grass），兩年前，美國能源部聯合基因組研究所（Joint Genome Institute）完成了它的基因組排列。
這一基因工程成果發表在本月雜誌《應用與環境微生物學》（Applied and Environmental Microbiology）上，這一成果是一個單一的有機體，它攝入纖維素，製成異丁醇。詹姆斯·廖說，產量和轉化率都很低，但是他說，這種“原理循證”可能是開發過程中最棘手的部分。 “其餘的相對簡單。不是不重要，而是簡單。它就成了一個資金和資源的問題，”詹姆斯·廖說。
下一步是進行基因改良，形成生長較快的梭菌變體或其他微生物。詹姆斯·廖打賭說，這一技術準備好生產，隻需要短短兩年。
有一個障礙可能使事情慢下來，就是訴訟，是針對詹姆斯?廖的技術的使用權。格沃正在被起訴侵犯了專利權，原告是競爭對手布塔馬克斯先進生物燃料公司（Butamax Advanced Biofuels），是英國石油公司（BP）和杜邦公司（DuPont）的合資企業，這家公司像格沃一樣，也計劃把玉米為基礎的乙醇植物轉化成異丁醇。布塔馬克斯公司稱，格沃使用基因工程製造丁醇，違反了一項泛美國專利，這項專利是2010年12月發給布塔馬克斯公司的。
另一個障礙是擔心環境影響大型生物質的使用。今年一月，美國環保局（EPA）向國會頒布了一份報告草案，探討生物燃料生產對環境的影響。該報告概述了幾個問題，都是有關生產生物質為基礎的燃料。報告指出，用玉米秸稈（收獲後的葉和莖）生產燃料，而不是耕作時把秸稈返回農田來，可能會導致土壤退化，堵塞溪流和河流，增加徑流量。環保人士提出，要關注耕種邊緣土地，這些土地已經被預留，以增加生物多樣性，並提供保護屏障圍繞水體。
詹姆斯·廖演示了基因工程改造的大腸杆菌（E. coli），可以把蛋白質變成異丁醇，也提供了一種潛在的替代品，可替代生物質原料，這種替代品就是快速生長、具有光合作用的藻類。現有的研發項目開發藻類為基礎的生物燃料，都尋求轉換藻類生產的油脂，油脂約占四分之一的藻類質量。相反，蛋白質約占三分之二。
詹姆斯·廖說，有可能創造一種再生生產係統，其中，生產異丁醇的微生物可以持續，就采用藻類蛋白，以及工業發酵殘餘物，這是回收利用前一輪的丁醇生產。像藻類一樣，發酵殘留物主要成分是蛋白質。
“這些結果表明，使用蛋白質進行生物煉製是可行的，”詹姆斯·遼和加州大學洛杉磯分校（UCLA）的同事們這個月的《自然生物技術》雜誌上說。
詹姆斯·廖說，利用蛋白質進行生物煉製，製成異丁醇，這有可能在5至10年內實現，因此，纖維素異丁醇很可能首先到來。他承認，藻類為基礎的蛋白原料，就像纖維素生物質一樣，可能產生不可預見的成本。但有一點是肯定的，詹姆斯?廖說：“它們當然更具有可持續性，勝過石油、煤或糖。”
（來源：價值中國）
上一篇：冷凍肉類等或需注明“首次冷凍日期”
下一篇：本•拉登DNA的迷霧
