تولید سوخت زیستی با کمک نقاط کوانتومی

 پژوهشگران "دانشگاه کلرادو بولدر"(CU) آمریکا، نوعی نانوارگانیسم هیبریدی ابداع کرده‌اند که می‌تواند با استفاده از دی‌اکسید کربن و نیتروژن موجود در هوا، پلاستیک و سوخت سازگار با محیط زیست تولید کند. ابداع این نانو ارگانیسم، گامی امیدوارکننده در تولید مواد شیمیایی سازگار با محیط زیست به شمار می‌رود.پژوهشگران از نقطه‌های کوانتومی که با نور فعال می‌شوند استفاده کردند تا آنزیم‌های خاصی را در سلول‌های میکروبی شلیک کنند. آنها با این کار توانستند کارخانه‌های زنده‌ای به وجود بیاورند که دی‌اکسید کربن را جذب می‌کنند و آن را به صورت محصولات مفیدی مانند پلاستیک قابل تجزیه زیستی، آمونیاک و سوخت‌های زیستی ارائه می‌دهند."پراشانت ناگپال"(Prashant Nagpal)، استادیار بخش شیمی و مهندسی زیستی دانشگاه کلرادو بولدر و سرپرست این پژوهش گفت: این نوآوری، اثباتی برای قدرت فرآیندهای زیست‌شیمیایی است. ما در جستجوی روشی هستیم که بتواند به بهبود شیوه جذب دی‌اکسید کربن و غلبه بر تغییرات اقلیمی کمک کند و روزی جایگزین روش‌های کنونی تولید پلاستیک و سوخت شود که انتشار کربن را تشدید می‌کنند.

ناگپال و همکارانش، این پروژه را در سال ۲۰۱۳ و با بررسی نقطه‌های کوانتومی بسیار کوچک آغاز کردند. نقطه‌های کوانتومی، نیمه‌رساناهای کوچکی هستند که در صنعت و پزشکی به کار می‌روند. این نقاط که قابل تزریق به سلول‌ها هستند، طوری طراحی می‌شوند که بتوانند به آنزیم‌های مورد نظر متصل شوند و سپس، این آنزیم‌ها را با کمک طول موج‌های خاصی از نور، فعال کنند.هدف ناگپال این بود تا بفهمد که آیا نقاط کوانتومی می‌توانند آنزیم‌های خاص را در سلول‌های میکروبی شلیک کنند و به تغییر دی‌اکسید کربن و نیتروژن هوا منجر شوند. ناگپال و همکارانش توانستند با پخش کردن نقاط کوانتومی خاص در سلول‌های میکروبی معمولی موجود در خاک، به پاسخ این سوال دست یابند. آنها دریافتند که حتی قرار گرفتن در معرض میزان کمی از نور غیر مستقیم خورشید می‌تواند میکروب‌ها را فعال کند تا دی‌اکسید کربن را بدون نیاز به منبع انرژی یا غذا جذب کنند و از عهده تغییرات زیست‌شیمیایی که به انرژی بالایی نیاز دارند، برآیند.

وی افزود: هر سلول، از میلیون‌ها نوع از این ترکیبات شیمیایی تشکیل می‌شود و ما در این پژوهش نشان دادیم که این ترکیبات می‌توانند تولید طبیعی را تا حدود ۲۰۰ درصد افزایش دهند.این میکروب‌ها، محصول نهایی خود را در سطح رها می‌کنند. ادغام متفاوت نقاط کوانتومی و نور، به تولید محصولات متفاوتی منجر می‌شود. طول موج‌های سبز موجب می‌شوند که باکتری، از نیتروژن برای تولید آمونیاک استفاده کند؛ در حالی که طول موج‌های قرمز، به میکروب‌ها کمک می‌کنند تا دی‌اکسید کربن را برای تولید پلاستیک به کار گیرند.این فرآیند، نشانه‌های امیدوارکننده‌ای برای تولید در مقیاس بزرگ در بر دارد. این پژوهش نشان می‌دهد هنگامی که کارخانه‌های میکروبی برای چند ساعت در رو فعال می‌شوند، نشانه‌هایی از تخلیه را به نمایش می‌گذارند که نشان می‌دهد سلول‌ها می‌توانند دوباره تکثیر شوند؛ در نتیجه نیاز به تکرار فرآیند برطرف می‌شود.