Gras auf Gas umsteigen?

Als Präsident Bush während seiner Rede zur Lage der Nation darüber sprach, etwas namens Switchgrass in eine zukünftige Ethanolquelle zu verwandeln und damit die Abhängigkeit der Vereinigten Staaten vom Öl zu verringern, erregte dies sicherlich die Aufmerksamkeit von R. Michael Raab.

wie man ohne Telefon lebt

Raab ist Präsident und Gründer von Agrivida, einem Biotech-Startup mit Sitz in Cambridge, MA, das Pflanzen Gene hinzufügen möchte, um sie billiger und einfacher zu Ethanol zu verarbeiten. Er hofft, dass die von seinem Unternehmen entwickelte Technologie aus Pflanzen gewonnenes Ethanol, einschließlich Rutenhirse, zu einer praktikablen Alternative zu Benzin machen wird.

Derzeit konzentriert sich das Unternehmen auf Mais, der bereits eine Ethanolquelle darstellt. Aber bei der Standard-Ethanol-Produktion werden nur die Kerne verwendet. Ethanolhersteller verarbeiten die Kerne mithilfe von Enzymen, die die Stärke in Einfachzucker zerlegen. Die Zucker werden dann in einen Gärtank geleitet, wo Hefe sie verdaut und Ethanol produziert. Dabei werden jedoch die Maisstängel und Blätter – etwa die Hälfte der Pflanzenmasse – weggeworfen.



Die Verwendung der ganzen Pflanze würde viel mehr Ethanol produzieren – aber der Zucker in den Stängeln und Blättern liegt in Form von Cellulose vor, einer viel komplexeren Kette von Zuckermolekülen. Um Cellulose in Einfachzucker für die Hefe aufzuspalten, ist ein Vorkonditionierungsprozess erforderlich, der Hitze, Hochdruck und Säuren umfasst. Heute ist dieser Prozess zu teuer, um sich zu lohnen – wie auch für Switchgrass, ein in Nordamerika beheimatetes Holzgras, das bis zu zwei Meter hoch werden kann (und das heute niemand mehr für Ethanol verwendet).

Agrivida schlägt vor, den Maispflanzen Gene hinzuzufügen, die Enzyme zum Abbau der Zellulose produzieren. Das erleichtert die Verarbeitung der Cellulose zu Zucker erheblich und senkt die Produktionskosten so weit, dass die gesamte Pflanze genutzt werden kann, sagt Raab. Er prognostiziert, dass das Verfahren nach seiner Reife etwa 50 Prozent billiger sein wird als aktuelle Verfahren. Und es könnte an Switchgrass angepasst werden, sagt er.

Enzyme, die die Strukturelemente eines Mais abbauen, können jedoch auch zu geschwächten Stielen führen. Daher hat Agrivida die Enzyme so umgestaltet, dass sie während des Lebens der Pflanze inaktiv bleiben. Erst wenn sie auf Verarbeitungsbedingungen wie erhöhte Temperatur oder Druck oder eine Änderung des pH-Wertes treffen, werden die Enzyme aktiviert. (Raab wird das Verfahren nicht im Detail erläutern, da es Teil einer Patentanmeldung ist.)

Offensichtlich gibt es eine Menge potenzieller Energie, die erschlossen werden kann. Eine Studie des Argonne National Laboratory schätzt, dass eine Gallone Ethanol, die in heutigen Prozessen aus Maiskörnern hergestellt wird, etwa 20.000 BTU mehr Energie liefert als die Energie, die für die Herstellung aufgewendet wurde. Die Studie geht davon aus, dass die Verwendung von Zellulose aus Rutenhirse diesen Nettogewinn auf etwa 60.000 BTU pro Gallone verdreifachen würde, hauptsächlich weil beim Anbau des Grases wenig fossile Brennstoffe verwendet würden. Aber die Kosten müssen sinken, um dies praktikabel zu machen.

Es war dieses Zellulose-Ethanol, über das Präsident Bush sprach, als er vorschlug, das Bundesbudget für das nächste Jahr um 150 Millionen Dollar für die Erforschung der Verwendung von Rutenhirse aufzustocken. Raab sagt, Rutenhirse sei ansprechend; Zum einen kann ein Morgen Land viermal so viel Rutengras produzieren wie Mais. Und Rutenhirse ist viel widerstandsfähiger und einfacher anzubauen als Mais. Die Energiebilanz für Ethanol aus Rutenhirse sei enorm besser, sagt er. Es erfordert nicht den ganzen Dünger, die ganze Bewässerung, die ganze Energieintensität wie Mais.

Automatisierung und universelles Grundeinkommen

Wissenschaftler schätzen, dass Ethanol etwa 30 Prozent des Benzinbedarfs decken könnte, ohne die Nahrungsmittelproduktion zu beeinträchtigen. Derzeit macht Ethanol, gemischt mit Benzin, nur etwa 2 Prozent des Kraftstoffs in US-Autos aus. Rutenhirse kann auf marginalen Flächen angebaut werden, die die Lebensmittelwirtschaft nicht unterstützen könnten. Und Experimente haben gezeigt, dass ein Morgen Land zwischen 6 und 15 Tonnen Rutengras produzieren kann, was etwa 100 Gallonen Ethanol pro Tonne ergibt.

Edenspace Systems aus Dulles, VA, versucht auch, Mais und Rutenhirse gentechnisch zu verändern, um bessere Ethanolquellen zu sein. Es ist eindeutig eine Idee, die sich herumgesprochen hat, sagt Ken Keegstra, Direktor des Department of Energy Plant Research Laboratory an der Michigan State University, der seit kurzem Berater von Agrivida ist. Ich denke, wer es praktisch umsetzt, hat einen echten Gewinner in der Hand.

Es wird jedoch einige Zeit dauern, bis jemand aus Switchgrass gewonnenes Gas in sein Auto einfüllt. Bisher hat Agrivida Enzyme am Computer entworfen und in Bakterien gezüchtet, aber sie müssen noch testen, wie die Enzyme in Pflanzen wirken. Raab hofft, Ende 2007 mit Feldversuchen beginnen zu können, um die Genehmigung des US-Landwirtschaftsministeriums zu erhalten, seinen Mais im Jahr 2010 zu vermarkten. Die Anpassung der Methode an Rutenhirse würde weitere zwei oder drei Jahre akademischer Forschung erfordern, sagt Raab.

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