Ana, Mariša, Nina, Zala, Aleš, Anže, Domen in Jernej smo dijakinje in dijaki srednjih šol širom Slovenije, ki smo se v lanskem letu uvrstili med člane srednješolske raziskovalne ekipe HSiGEM. Ekipa deluje na Kemijskem inštitutu (Laboratorij za okoljske vede in inženirstvo) in na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo (Katedra za biokemijo), kjer raziskujemo nove metabolne poti za proizvodnjo biogoriv.
Septembra bomo svoja dognanja predstavili na mednarodnem tekmovanju iz sintezne biologije v Bostonu, kjer domuje glavni organizator tekmovanja, inštitut MIT. V letošnjem šolskem letu in med celotnimi počitnicami je naša prioriteta znanost. Obenem prirejamo predavanja in se udeležujemo dogodkov, kjer svoje rezultate predstavljamo na poljuden način, skrbimo za svojo spletno in grafično podobo in smo prav tako aktivni pri zbiranju sredstev.
Ker takšen podvig in tako številčna ekipa potrebuje obsežen proračun, smo pred kratkem na crowdfunding portalu Indiegogo odprli lastno kampanjo z naslovom biobutanol production, kjer pridobivamo še zadnja potrebna sredstva za udeležbo na tekmovanju.
Tekmovanje iGEM (International Genetically Engineered Machines) je vsakoletno tekmovanje v sintezni biologiji, ki ga organizira svetovno znana univerza MIT (Massachussets Institute of Technology).
Namen tekmovanja je v širšem smislu pritegniti mlade ume in sveže ideje za področje sintezne biologije ter tkanje novih vezi in poznanstev med študenti in raziskovalci, v ožjem smislu pa gre za tekmovanje raziskav, ki iščejo rešitve za trenutne svetovne in znanstvene probleme s pomočjo metod sintezne biologije in zbirke standardnih bioloških delov, ki jo tekmovalci vsako leto še obogatijo s svojimi konstrukti.
V slovenski srednješolski ekipi se ukvarjamo z vprašanjem biogoriv, ki postaja v današnjem času vse bolj in bolj pomembno. Po industrijski revoluciji se je za pogon motorjev in strojev uporabljal predvsem premog, v 20. stoletju pa je to vlogo prevzelo drugo fosilno gorivo, nafta in iz nje pridobljen bencin.
Ocenjuje se, da smo med 1850 in danes porabili med 100 in 135 milijardami ton nafte, zahteve po njej pa se še povečujejo. Po nekaterih projekcijah naj bi zaloge zadostovale le še za naslednjih 50 let. Glede na to, da je naša družba v veliki meri odvisna od nafte, ki jo uporabljamo v energetiki, farmaciji, kozmetiki, pri pridobivanju umetnih materialov in za prevozna sredstva, znanost in industrija pospešeno iščeta dodatne vire alternativnih energentov.
Raziskave kažejo, da je zaradi svoje relativno dolge verige in posledične nepolarnosti butanol dovolj podoben bencinu, da se ga da v obstoječih motorjih z notranjim izgorevanjem uporabljati brez modifikacije motorja. V naravi lahko najdemo mnoge organizme, predvsem iz rodu Clostridium, ki lahko butanol pridobijo iz različnih dobro dostopnih virov. Te bakterije pa so neprimerne za industrijsko rabo zaradi več razlogov, kot so počasna presnova, zahtevno gojenje in možna izguba sposobnosti proizvodnje butanola med podvojevanjem. Zato bomo v slovenski ekipi spodbudili presnovno pot proizvodnje butanola v bakteriji E. coli. Ta vseprisotna bakterija je zaradi svojega hitrega in dobro poznanega metabolizma ter enostavnih potreb za gojenje dandanes v široki rabi v raziskovalnih inštitucijah, kakor tudi v biotehnoloških aplikacijah v industriji.
Naš cilj je oblikovanje optimiziranega sistema bioreaktorjev, s katerim bi lahko organske odpadke predelovali v čisti butanol, hkrati pa uporabili tudi vse stranske produkte. V prvi stopnji uvedemo organske odpadke v bioreaktor z mešano kulturo mikroorganizmov, kjer z biološko razgradnjo nastane vodik (ki se ga lahko uporabi kot vir energije in za mnoge druge namene) in maslena kislina – proces je podoben predelavi organskih odpadkov na bioplinarnah. V drugi stopnji masleno kislino uvedemo v drug bioreaktor, kjer ga naše bakterije E. coli pretvarjajo v butanol, ki se v končni fazi uporabi kot biogorivo. Na ta način iz odpadkov pridelamo biogorivo, kar ima pomembne ekološke posledice. Namesto porabe nafte in obremenjevanja okolja z odpadki pridobimo uporaben produkt, ki je pomemben in praktičen za naše življenje, njegov vir pa je obnovljiv.
Več informacij o našem projektu je na voljo na sledečih povezavah:
– iGEM
Avtorica: Nina Jerala, članica slovenske dijaške ekipe iGEM, letošnja maturantka in bodoča študentka medicine.