Een stap dichter bij een "groene" vervanging voor fossiele brandstoffen, een onderzoeksteam met een chemisch ingenieur van het Worcester Polytechnic Institute (WPI) heeft een nieuw proces ontwikkeld met behulp van een ongebruikelijk oplosmiddel en een exotisch micro-organisme dat het mogelijk maakt om isobutanol en andere biobrandstoffen zuiniger te produceren.

isobutanol, zoals ethanol, is een alkohol, maar de lagere oplosbaarheid in water (wat het risico op corrosie van veel biobrandstoffen vermindert) en hogere energiedichtheid (wat zich vertaalt in meer mijlen per gallon), hebben grote belangstelling gewekt voor het potentiële gebruik van de verbinding als benzineadditief en zelfs als vervanging voor benzine. Maar de productie van isobutanol, die doorgaans wordt geproduceerd met behulp van biotechnologie, is moeilijk en kostbaar gebleken.

"Met de groeiende dreiging van klimaatverandering en onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en aardolieproducerende landen, er is toenemende belangstelling voor het gebruik van isobutanol als benzineadditief in plaats van ethanol, die het brandstofverbruik van een voertuig aanzienlijk kan verlagen, " zei Michael Timko, universitair hoofddocent chemische technologie bij WPI. "Maar we hebben nog geen milieuvriendelijke, efficiënt, of goedkope manier om het te produceren."

In een onlangs gepubliceerd artikel in Natuurcommunicatie ("Technische productie en terugwinning van microbiële biobrandstoffen onder superkritisch kooldioxide"), Timko en collega's beschrijven een nieuwe methode voor het produceren en extraheren van isobutanol die superkritisch koolstofdioxide gebruikt als oplosmiddel en een bacterie die kan gedijen in deze harde, antimicrobiële vloeistof. Het team heeft de bacterie genetisch gemanipuleerd, die werd geïsoleerd uit een natuurlijk voorkomend reservoir van koolstofdioxide onder hoge druk, door genen toe te voegen voor de productie van isobutanol. Vervolgens lieten ze zien hoe superkritisch kooldioxide twee belangrijke problemen zou kunnen overwinnen die de conventionele productiemethoden voor biobrandstoffen teisteren:lage opbrengsten en bacteriële besmetting.

Timko, die in 2016 een National Science Foundation CAREER Award ontving voor zijn werk met biobrandstoffen, analyseerde het proces en toonde aan dat de biobrandstof kan worden gemaakt met vijf keer minder energie in vergelijking met traditionele productieprocessen, goedkoper maken, efficiënter en milieuvriendelijker.

"We hebben de berekeningen gedaan om te bewijzen dat dit proces werkt en het werkt goed, " zei hij. "We hadden een intuïtie dat dit zou werken, maar de vraag was of het energiezuinig zou zijn. Blijkt, het is. De kunst van het onderzoek is het creëren van de extractietechniek. Vrijwel elke manier om mengsels te scheiden was eerder uitgeprobeerd op isobutanol, maar we hebben het juiste proces bedacht."