چالش ها و راههای پیش رو برای استفاده از سوخت های زیستی و اثرات زیست محیطی آن ها

فصلنامه گیاه و زیست فناوری ایران

مقاله 1، دوره 13، شماره 2، شهریور 1397، صفحه 5-14   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

فاطمه بیضاوی^{* 1}؛ عبدالکریم زارعی²؛ کیارش جمشیدی گوهر ریزی³

¹دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان، کرمان، ایران

²استادیار، گروه تولید و ژنتیک گیاهی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم ،جهرم ،ایران

³گروه اصلاح نباتات ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد ، یزد، ایران،

چکیده

محدود بودن سوخت های فسیلی، گران بودن و ضررهای ناشی از استفاده از آن ها، باعث شده که انسان به استفاده از انرژی های تجدید پذیر روی آورد. یکی از انواع انرژی های تجدید پذیر سوخت های زیستی می‌باشد. از منابع اولیه سوخت های زیستی می توان به ضایعات چوبی، تفاله های محصولات کشاورزی، نیشکر، غلات و روغن گیاهان و سبزیجات اشاره کرد. سوخت های زیستی از موجودات زنده یا از سوخت و ساز محصولات فرعی (مواد زاید آلی یا مواد غذایی) تولید می‌شوند. لیگنوسلولزهای دیواره ی سلولی گیاهی، منابع جذابی برای تولید سوخت های زیستی پایدار می باشند. تبدیل لیگنوسلولز به سوخت های زیستی با استفاده از تکنولوژی های موجود، بدلیل نیاز به مراحل پیش پالایش شیمایی و هیدرولیز آنزیمی برای ساختار شکنی دیواره ی سلولی، بسیار گران است. سرسختی دیواره ی سلولی در بسیاری از گیاهان که دیواره ی سلولی آن ها توسط روش های بیوتکنولوژی اصلاح شده است، کاهش یافته است. این نتایج توسط کاهش مقدار لیگنین و تغییر در ترکیب و ساختار آن بدست آمده است. همچنین کاهش سرسختی توسط تغییر در بیوسنتز همی سلولز و بیان آنزیم های میکروبی در گیاهان برای شکستن اتصالات لیگنین و کربوهیدرات حاصل شده است. تاکنون از مهندسی ژنتیک جهت اصلاح و بهبود آنزیم‌های دخیل در هضم آنزیمی منابع سلولزی و لیگنوسلولزی و مهندسی مسیرهای متابولیکی دخیل در تولید سوختهای زیستی استفاده شده است. همچنین این گیاهان تراریخت اغلب عملکرد تولید قند بهتر و تولید اتانول بیشتری دارند. اصلاح دیواره سلولی در گیاهان تراریخت می‌تواند بدون تاثیر منفی بر عملکرد، سرسختی دیواره را کاهش دهد و این نشان می‌دهد که اصلاح دیواره سلولی به صورت موفق می‌تواند بدون تاثیر در یکپارچگی دیواره سلولی یا رشد گیاهان، حاصل شود. برای درک بیشتر ساختار و فرم دیواره سلولی باید مواد اولیه لیگنوسلولزی را به خوبی اصلاح کنیم و قیمت تولید سوخت زیستی را کاهش دهیم. در این نوشته ابتدا به مقدمه ای در خصوص معرفی بیوفیول یا سوخت های زیستی می پردازیم و سپس روش های مختلف مهندسی ژنتیکی و بیوتکنولوژی برای تولید با صرفه ی سوخت های زیستی را معرفی می کنیم. همچنین سعی شده است به تمامی نقاط مهم در مسیر که قابل اصلاح و بهبود با مهندسی بیوتکنولوژی می باشند اشاره شود و با آنالیز و بررسی چالش‌های پیش رو، روش‌های موثر پیشنهاد گردد.

کلیدواژه‌ها

سوخت زیستی؛ بیوتکنولوژی؛ لیگنوسلولز؛ دیواره سلولی