В последние годы научное сообщество активно изучает возможности переработки биоотходов в ценные ресурсы, и новое исследование, опубликованное в журнале Nature Sustainability, демонстрирует революционный подход к этой задаче. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли совместно с исследователями из Национального института здравоохранения США продемонстрировали, что моча диабетиков, богатая глюкозой, может служить сырьем для производства биоэтанола – возобновляемого топлива и биохимического сырья.
Сахарный диабет, характеризующийся повышенным уровнем глюкозы в крови, приводит к ее выведению с мочой. В среднем пациенты с сахарным диабетом I типа выделяют с мочой до 100 граммов глюкозы в день. Это эквивалентно значительным запасам потенциального сырья для биопроизводства. Исследователи разработали инновационную двухэтапную технологию, которая эффективно извлекает глюкозу из мочи и преобразует ее в биоэтанол.
Первая стадия включает мембранную фильтрацию, которая разделяет мочу на фракции, обогащенные глюкозой. Затем, на втором этапе, ученые использовали генетически модифицированные дрожжи, специально выведенные для эффективного ферментативного расщепления глюкозы до этанола. Эти дрожжи, принадлежащие к виду Saccharomyces cerevisiae, были модифицированы дополнительными генами, которые повышают их устойчивость к ингибирующим компонентам мочи и оптимизируют процесс метаболизма глюкозы.
Эксперименты показали, что разработанная технология позволила добиться впечатляющих результатов: из 1 литра мочи диабетика было получено до 0,5 литров биоэтанола чистотой более 90%. Важно отметить, что этот процесс не требует использования дорогостоящих химикатов или суровых условий, что делает его экономически и экологически привлекательным.
Авторы исследования подчеркивают, что эта технология не только предлагает альтернативный источник биоэтанола, но и решает проблему утилизации диабетической мочи, которую в настоящее время часто утилизируют как медицинские отходы. Кроме того, разработка может помочь снизить нагрузку на системы здравоохранения, предоставив дополнительный канал для переработки биологических отходов и снижения их негативного воздействия на окружающую среду.
Дальнейшие исследования будут направлены на масштабирование технологии и оптимизацию ее экономической эффективности. Ученые планируют сотрудничать с больницами и медицинскими центрами для сбора диабетической мочи и создания цепочки поставок для промышленного производства биоэтанола. Потенциал этой инновации огромен: от снижения зависимости от ископаемого топлива до создания новых возможностей для переработки биологических отходов и решения экологических проблем.