«Чтобы быть устойчивым, вы хотите преобразовывать потоки отходов там, где они производятся, а северная часть штата Нью-Йорк — это место, где живут коровы, где живут молочные фермеры, и где в Соединенных Штатах началось увлечение греческим йогуртом с Chobani и FAGE», — говорит старший автор Ларс Ангенент, инженер-эколог и микробиолог Корнельского университета (США) и Тюбингенского университета (Германия). «Это много кислой сыворотки, которую сейчас нужно переправлять в далекие места для внесения на землю, но вместо этого мы хотим производить из нее ценные химические вещества».Отработанная сыворотка от производства греческого йогурта состоит в основном из знакомого нам молочного сахара — лактозы, фруктозы, составляющей фруктовый сахар, и молочной кислоты — продукта ферментации. Исследователи используют бактерии, чтобы превратить эту смесь в экстракт, содержащий еще два полезных соединения: капроновую кислоту (н-гексановую кислоту) и каприловую кислоту (н-октановую кислоту). Оба эти соединения являются «зелеными противомикробными средствами», которые можно скармливать скоту вместо антибиотиков.
Или, учитывая потребности в энергии, дальнейшая обработка могла бы сшить шести-, семи- и восьмиуглеродные скелеты полученных молекул в цепочки из 14, необходимых для того, чтобы квалифицироваться как биотопливо для реактивного топлива.Оба варианта имеют экономическую и социальную привлекательность. «Сельскохозяйственный рынок может показаться меньшим, но он имеет очень большой углеродный след, и превращение кислой сыворотки в сырье, которое могут съесть животные, является важным примером замкнутых циклов, которые нам нужны в устойчивом обществе», — говорит Ангенент. «Рынок топлива, конечно, работает по более низкой цене, но спрос на него практически неограничен».
Традиционно подавление кислорода при подаче биоразлагаемых отходов микробам приводит к образованию богатого метаном газа в результате анаэробного сбраживания. Вместо этого исследователи соединили вместе два реактора «открытого культивирования» — первый был настроен на теплолюбивых микробов, поддерживающих температуру 50 ° C, а второй — на более благоприятную отметку 30 ° C. После заполнения каждого реактора ранее изученным микробиомом и открытия установки для кислой сыворотки и собственного богатого ассортимента бактерий (например, микробиоты кишечника из семейства Lactobacillus), капроновая кислота, каприловая кислота и другие второстепенные продукты могут быть постоянно извлекались в течение нескольких месяцев.
Следующая задача будет заключаться в том, чтобы увидеть, что произойдет, когда система двойного биореактора будет доведена до мощности пилотной установки. «Можно сделать гораздо больше, чтобы оптимизировать процесс добычи и экономически масштабировать», — говорит Ангенент. «Мы также можем узнать больше о природе микробиомов и биологии, а также начать исследовать, можно ли применить эту технологию к другим потокам отходов».