Organisms that live in the environm

Organisms that live in the environment of deep sea hydrothermal vents characterized by extreme physico-chemical conditions of temperature, pressure, pH and high concentrations of toxic heavy metals represent one of the most important sources for the development of new biotechnological applications. The biotope of hydrothermal vents harbors various and complex microbial communities adapted to different environmental conditions with unique features and characteristics and consequently these organisms could be used in biotechnology. Concerning carbon dioxide fixation and assimilation, the environment of deep sea hydrothermal vents can provide sources of unique enzymes, genes and metabolic processes important for the development of technologies related to industrial processes for reduction of atmospheric CO2, biofuels production, materials and chemical synthesis [17,119–122].
Carbon dioxide is the gas that is the major contributor to the green house effect and as such is largely responsible for global warming [123–125]. This gas has been extensively released during the past 100–150 years into the atmosphere due to human activities. Over the past 150 years atmospheric CO2 concentrations have increased approximately by 30% [126]. To overcome the effects of global warming there is an urgent need to reduce the atmospheric CO2 content. Biotechnological methods have been used to reduce the atmospheric CO2 content at two levels; the biological fixation using microorganisms, and the capture of carbon dioxide via enzyme (carbonic anhydrase).
Some microalgae like Cyanophyceae (blue-green algae), Chlorophyceae (green algae), Bacillariophyceae (including diatoms) and Chrysophyceae (including golden algae) are known to be very efficient in utilizing atmospheric CO2 via photosynthesis [127,128]. Using genetic engineering and technology, new strains of these microalgae have been developed that can tolerate high concentrations of CO2 [127]. In addition, current technologies are being employed to examine the possibility of coupling wastewater treatment with microalgal growth for eventual production of biofuels [127]. Recently, a cyanobacterium, Synechococcus elongatus PCC7942 has been genetically engineered to produce isobutyraldehyde and isobutanol directly from CO2, increasing productivity by overexpression of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO) [129]. Isobutyraldehyde is a precursor for the synthesis of other chemicals, and isobutanol can be used as a biofuel. However, a bioreactor that is able to achieve maximum productivity and maximum energy efficiency under a given set of operational costs is not yet fabricated [127]. A major problem with these reactors is related to low efficiency of carbon fixation using the Calvin cycle native to microalgae [130]. In order to develop a new reactor for enhanced microalgal CO2 fixation, it is necessary to increase the efficiency of the Calvin cycle. Genetic manipulation of RuBisCO might help to develop a new biotechnological system for large-scale carbon dioxide capture. In addition to the Calvin cycle, other CO2 fixation pathways or carboxylase enzymes could be used. These engineering alternatives for CO2 fixation strategies might be advantageous as they may avoid the regulatory constraints and substrate limitations of native pathways [130]. Moreover, besides microalgae other microbes, i.e., bacteria and archaea, can also contribute to biofuel production and reduction of global warming [131]. For example, various types of bacteria that use energy obtained from chemical oxidation under dark conditions can be efficient in CO2 fixation and can reduce CO2 to fuel. These bacteria possess the genes that encode the key enzymes of ethanol biosynthesis from pyruvate. Several studies have showed that CO2 may be converted to ethanol by Rhodobacter species under anoxygenic conditions in the light or under dark aerobic growth conditions [132–134]. Therefore, microbes from hydrothermal deep sea vents that can fix CO2 into biomass could be of interest for development of the technologies for the production of biofuel as well as other compounds.
Carbonic anhydrases (CAs), the enzymes that catalyze the conversion of CO2 to bicarbonate and the selective conversion of CO2 to a liquid phase, can separate the CO2 from other gases. Therefore, as a potential catalyst, CA could be used in capture of CO2 from combustion fuel gas streams [135,136]. Different laboratory-scale reactors have been developed to evaluate the capture of carbon dioxide from a gas into a liquid. The capture efficiencies could be enhanced by adding base (e.g., sodium hydroxide) to form bicarbonate or carbonate, which could be further transformed into insoluble CaCO3 by adding precipitating cations, like Ca2+ [137]. CaCO3 is a thermodynamically stable mineral found in all parts of the world, and is the main component of marine shells, snails, pearls, and eggshells. Sharma et al. [138] screened diverse groups of bacteria and found the best activity for CO2 conversion was obtained with a 29 kDa CA extracted from Enterobacter taylorae. Bhattacharya et al. [139] have developed a spray reactor coated with immobilized CA for CO2 capture and storage. They obtained a decrease in CO2 of almost 70%, and observed stability of CA at 40 °C. Novozymes Inc has a patent application for the cloning and purification of CA for CO2 storage [140]. The cloning of CA from Methanosarcina thermophila (Archaea) was performed using the bacterium Bacillus halodurans, and expressed enzymes were then purified by chromatography. Carbon Sciences Inc. has developed a method for synthetic precipitation of calcium carbonate (PCC) that can be used for various applications, e.g., paper, medicine and plastics production, and in a technology to transform CO2 emissions into the basic fuel building blocks required to produce gasoline, diesel, and jet fuel and other fuels. CO2 Solution Inc. has developed a method by which CO2 emissions from cement factories can be captured and converted into bicarbonate ions. These ions are then used to produce limestone, a raw material that can be reintroduced into the cement manufacturing process [141]. However, existing CAs are expensive due to high manufacturing costs, low activity and stability. The majority of enzymes exhibit very low, or no, activity when the temperature exceeds 50 °C [134]. Most industrial processes to eliminate CO2 occur at elevated temperatures, and immobilization techniques to retain biocatalyst activity will need to be performed at relatively higher temperatures [142]. In the environments of deep sea hydrothermal vents, many microorganisms have adapted to high temperatures, toxic substances such as H2S and heavy metals. For these reason, biomolecules from these organisms might be of great value in different biotechnological strategies [17]. Therefore, the exploration of carbonic anhydrases for carbon capture from these environments could be attractive for use in new biotechnological applications.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมของทะเลลึกช่อง hydrothermal โดยสภาวะดิออร์ของอุณหภูมิ ความดัน pH และความเข้มข้นสูงของโลหะหนักเป็นพิษ แสดงแหล่งมาสำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาโปรแกรมประยุกต์ biotechnological ใหม่อย่างใดอย่างหนึ่ง Biotope ของช่อง hydrothermal harbors หลากหลาย และซับซ้อนชุมชนจุลินทรีย์ดัดแปลงในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ด้วยคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ และลักษณะ และดังนั้นสิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถนำมาใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพ เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์และผสมกลมกลืน สภาพแวดล้อมของทะเลลึก hydrothermal เว้นท์สามารถให้แหล่งของเอนไซม์เฉพาะ ยีนและกระบวนการเผาผลาญที่สำคัญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการอุตสาหกรรมลดบรรยากาศ CO2 ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ วัสดุ และสารเคมีสังเคราะห์ [17,119-122]ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซที่เป็นผู้สนับสนุนหลักการผลกระทบเรือนกระจก และเป็นรับผิดชอบส่วนใหญ่ภาวะ [123 – 125] ก๊าซนี้อย่างกว้างขวางออกระหว่าง 100 – 150 ปีในบรรยากาศเนื่องจากกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ ปีผ่านมา 150 บรรยากาศ CO2 ความเข้มข้นได้เพิ่มประมาณขึ้น 30% [126] การเอาชนะผลกระทบของภาวะโลกร้อนมีอยู่ต้องการเร่งด่วนเพื่อลด CO2 ในบรรยากาศเนื้อหา ใช้วิธี biotechnological ลดบรรยากาศ CO2 เนื้อหาในระดับที่สอง เบีชีวภาพโดยใช้จุลินทรีย์ และจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านเอนไซม์ (carbonic anhydrase)Microalgae บางเช่น Cyanophyceae (สีน้ำเงิน–เขียวสาหร่าย), Chlorophyceae (สาหร่ายสีเขียว), Bacillariophyceae (รวม diatoms) และ Chrysophyceae (รวมถึงสาหร่ายทอง) รู้จักกันให้มีประสิทธิภาพมากในการใช้ CO2 บรรยากาศผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง [127,128] ใช้พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยี สายพันธุ์ใหม่ของ microalgae เหล่านี้ได้รับการพัฒนาที่สามารถทนต่อความเข้มข้นสูงของ CO2 [127] เทคโนโลยีปัจจุบันมีการจ้างเพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ของ coupling บำบัด ด้วยเติบโต microalgal เก็บผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ [127] ล่าสุด cyanobacterium, Synechococcus elongatus PCC7942 ได้ถูกแปลงพันธุกรรมวิศวกรรมการผลิต isobutyraldehyde และ isobutanol โดยตรงจาก CO2 เพิ่มผลผลิต โดย overexpression ribulose 1.5 bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCO) [129] Isobutyraldehyde เป็นสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์สารอื่น ๆ และ isobutanol สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพเป็น อย่างไรก็ตาม bioreactor ที่สามารถให้ผลผลิตสูงสุดและประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดภายใต้ชุดกำหนดต้นทุนในการดำเนินงาน ไม่ได้ยังประกอบ [127] เตาปฏิกรณ์เหล่านี้ปัญหาสำคัญเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพต่ำของปฏิกิริยาการตรึงคาร์บอนโดยใช้วงจรคาลวินเป็น microalgae [130] การพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ใหม่สำหรับ microalgal เพิ่มปฏิกิริยาการตรึง CO2 ได้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรคาลวิน พันธุกรรมการ RuBisCO อาจช่วยพัฒนาระบบ biotechnological ใหม่สำหรับการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขนาดใหญ่ นอกจากวงจรคาลวิน มนต์ปฏิกิริยาการตรึง CO2 หรือเอนไซม์ carboxylase อื่น ๆ สามารถใช้ ทางวิศวกรรมเหล่านี้กลยุทธ์ปฏิกิริยาการตรึง CO2 อาจเป็นประโยชน์อาจหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของกฎระเบียบและข้อจำกัดของพื้นผิวของพื้นเมืองมนต์ [130] นอกจากนี้ นอกเหนือจาก microalgae จุลินทรีย์อื่น ๆ เช่น แบคทีเรียและอาร์เคีย สามารถร่วมผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและลดภาวะโลกร้อน [131] ตัวอย่าง ชนิดต่าง ๆ ของแบคทีเรียที่ใช้พลังงานที่ได้จากออกซิเดชันทางเคมีภายใต้เงื่อนไขที่เข้ม ได้อย่างมีประสิทธิภาพในปฏิกิริยาการตรึง CO2 และสามารถลด CO2 เชื้อ แบคทีเรียเหล่านี้มียีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ที่สำคัญของการสังเคราะห์เอทานอลจาก pyruvate หลายการศึกษาได้พบว่า CO2 อาจถูกแปลงเป็นเอทานอล โดย Rhodobacter พันธุ์ภาย ใต้สภาพแสง anoxygenic หรือสภาวะเติบโตแอโรบิกมืด [132-134] ดังนั้น จุลินทรีย์จากทะเลลึก hydrothermal ช่องที่สามารถแก้ไข CO2 เป็นชีวมวลอาจจะน่าสนใจสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรวมทั้งสารประกอบอื่น ๆCarbonic anhydrases (CAs), เอนไซม์ที่สถาบันของ CO2 กับไบคาร์บอเนตและ CO2 แปลงใช้เป็นเฟสของเหลว สามารถแยก CO2 ได้จากก๊าซอื่น ๆ ดังนั้น เป็น catalyst มีศักยภาพ CA สามารถใช้ในการจับ CO2 จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงแก๊สกระแส [135,136] เตาปฏิกรณ์ขนาดห้องปฏิบัติการต่าง ๆ ได้รับการพัฒนาเพื่อประเมินจับคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซที่เป็นของเหลว สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการจับ โดยการเพิ่มฐาน (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์) ฟอร์มไบคาร์บอเนตหรือคาร์บอเนต ซึ่งอาจจะเพิ่มเติมเปลี่ยนเป็น CaCO3 ละลาย โดยการตกตะกอนเป็นของหายาก เช่น Ca2 + เพิ่ม [137] CaCO3 เป็นแร่มั่นคง thermodynamically ที่พบในทุกส่วนของโลก และเป็นส่วนประกอบหลักของเปลือกหอยทะเล หอย ไข่มุก และ eggshells Sharma et al. [138] ฉายกลุ่มหลากหลายของแบคทีเรีย และพบกิจกรรมสุดสำหรับแปลง CO2 กล่าวกับ kDa 29 สกัดจาก Enterobacter taylorae CA Al. ร้อยเอ็ด Bhattacharya [139] ได้พัฒนาเครื่องปฏิกรณ์การพ่นเคลือบ ด้วยเอนไซม์ CA สำหรับจับ CO2 และการจัดเก็บ พวกเขาได้ลดลงเกือบ 70% CO2 และตรวจสอบเสถียรภาพของ CA ที่ 40 องศาเซลเซียส Novozymes Inc มีโปรแกรมประยุกต์สิทธิบัตรสำหรับการโคลนและการทำให้บริสุทธิ์ของ CA สำหรับเก็บ CO2 [140] โคลนของ CA จาก Methanosarcina thermophila (อาร์เคีย) ทำโดยใช้แบคทีเรียคัด halodurans และเอนไซม์แสดงได้บริสุทธิ์ โดย chromatography แล้ว คาร์บอนวิทยาศาสตร์ Inc. ได้พัฒนาวิธีการสังเคราะห์ฝน ของแคลเซียมคาร์บอเนต (PCC) ที่สามารถใช้สำหรับการใช้งานต่าง ๆ เช่น กระดาษ ยาและพลาสติกการผลิต และเทคโนโลยีในการแปลงปล่อย CO2 เป็นบล็อกอาคารน้ำมันพื้นฐานที่จำเป็นในการผลิตน้ำมันเบนซิน ดีเซล และ jet เชื้อเพลิง และเชื้อเพลิงอื่น ๆ CO2 โซลูชัน Inc. ได้พัฒนาวิธีการปล่อย CO2 จากโรงงานปูนซีเมนต์สามารถจับ และแปลงประจุไบคาร์บอเนต ประจุเหล่านี้จะมีการใช้ในการผลิตหินปูน วัตถุดิบที่สามารถผลิตใหม่ในเป็นปูนซีเมนต์ที่ผลิตกระบวนการ [141] ที่มีอยู่อย่างไรก็ตาม CAs มีราคาแพงเนื่องจากต้นทุนการผลิตสูง กิจกรรมต่ำสุด และความมั่นคง จัดแสดงส่วนใหญ่เอนไซม์มากต่ำ หรือไม่ กิจกรรมเมื่ออุณหภูมิเกิน 50 องศาเซลเซียส [134] กระบวนการอุตสาหกรรมมากที่สุดเพื่อกำจัด CO2 เกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น และตรึงโปเทคนิครักษา biocatalyst กิจกรรมจะต้องทำที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง [142] ในสภาพแวดล้อมของทะเลลึก hydrothermal เว้นท์ จุลินทรีย์จำนวนมากได้ปรับอุณหภูมิสูง สารพิษเช่นโลหะหนักและไข่เน่า ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ชื่อโมเลกุลชีวภาพจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจมีค่ามากในกลยุทธ์ biotechnological อื่น [17] ดังนั้น สำรวจของ carbonic anhydrases สำหรับจับคาร์บอนจากสภาพแวดล้อมเหล่านี้อาจจะน่าสนใจสำหรับใช้ในโปรแกรมประยุกต์ biotechnological ใหม่

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมของทะเลลึก hydrothermal ระบายโดดเด่นด้วยเงื่อนไขทางกายภาพและทางเคมีที่รุนแรงของอุณหภูมิความดันและค่า pH ความเข้มข้นสูงของโลหะหนักที่เป็นพิษเป็นตัวแทนหนึ่งในแหล่งที่สำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาโปรแกรมประยุกต์เทคโนโลยีชีวภาพใหม่ biotope ของ hydrothermal ระบายสถิตกลุ่มจุลินทรีย์ที่หลากหลายและซับซ้อนปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันด้วยคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และลักษณะและจึงมีชีวิตเหล่านี้สามารถนำมาใช้ในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ เกี่ยวกับการตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และดูดซึมสภาพแวดล้อมของทะเลลึก hydrothermal ระบายสามารถให้แหล่งที่มาของเอนไซม์ที่ไม่ซ้ำกันยีนและกระบวนการเผาผลาญอาหารที่สำคัญสำหรับการพัฒนาของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมการลด CO2 บรรยากาศเชื้อเพลิงชีวภาพการผลิตวัสดุและสารเคมีสังเคราะห์ [17119 -122].
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซที่เป็นผู้บริจาครายใหญ่ที่มีผลบ้านสีเขียวและเป็นเช่นเป็นส่วนใหญ่รับผิดชอบในการลดภาวะโลกร้อน [123-125] ก๊าซนี้ได้รับการเผยแพร่อย่างกว้างขวางในช่วงที่ผ่านมา 100-150 ปีในบรรยากาศอันเนื่องมาจากกิจกรรมของมนุษย์ ที่ผ่านมา 150 ปีความเข้มข้นของ CO2 ในชั้นบรรยากาศได้เพิ่มขึ้นประมาณ 30% [126] ที่จะเอาชนะผลกระทบของภาวะโลกร้อนมีความจำเป็นเร่งด่วนที่จะลดปริมาณ CO2 ในชั้นบรรยากาศ วิธีการทางเทคโนโลยีชีวภาพได้ใช้ในการลดปริมาณ CO2 ในชั้นบรรยากาศในสองระดับ; ตรึงทางชีวภาพโดยใช้จุลินทรีย์และการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านเอนไซม์ (anhydrase คาร์บอ.)
สาหร่ายบางชนิดเช่น Cyanophyceae (สาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว) Chlorophyceae (สาหร่ายสีเขียว) Bacillariophyceae (รวมถึงไดอะตอม) และ Chrysophyceae (รวมถึงสาหร่ายสีทอง) เป็นที่รู้จักกัน จะมีประสิทธิภาพมากในการใช้ CO2 บรรยากาศผ่านการสังเคราะห์แสง [127,128] การใช้พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีสายพันธุ์ใหม่ของสาหร่ายเหล่านี้ได้รับการพัฒนาที่สามารถทนต่อความเข้มข้นสูงของ CO2 [127] นอกจากนี้เทคโนโลยีปัจจุบันมีการทำงานในการตรวจสอบความเป็นไปได้ของการบำบัดน้ำเสียการมีเพศสัมพันธ์กับการเจริญเติบโตสำหรับการผลิตสาหร่ายที่สุดเชื้อเพลิงชีวภาพ [127] เมื่อเร็ว ๆ นี้ไซยาโนแบคทีเรีย, Synechococcus elongatus PCC7942 ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมในการผลิตและ isobutyraldehyde isobutanol โดยตรงจาก CO2 เพิ่มผลผลิตโดยการแสดงออกของ ribulose 1,5-bisphosphate คาร์บอกซิ / oxygenase (RuBisCO) [129] Isobutyraldehyde เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีอื่น ๆ และ isobutanol สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ อย่างไรก็ตามเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่สามารถให้ได้ผลผลิตสูงสุดและประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดภายใต้ชุดที่กำหนดของต้นทุนการดำเนินงานไม่ได้ประดิษฐ์ยัง [127] ปัญหาสำคัญที่มีเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้มีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพที่ต่ำของการตรึงคาร์บอนใช้พื้นเมืองของคาลวินวงจรเพื่อสาหร่าย [130] เพื่อที่จะพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ใหม่สำหรับการตรึง CO2 สาหร่ายที่เพิ่มขึ้นก็เป็นสิ่งจำเป็นในการเพิ่มประสิทธิภาพของวงจรคาลวิน การจัดการทางพันธุกรรมของ RuBisCO อาจจะช่วยในการพัฒนาระบบเทคโนโลยีชีวภาพใหม่สำหรับการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังมีคาลวินวงจรทางเดินตรึง CO2 อื่น ๆ หรือเอนไซม์คาร์บอกซิสามารถนำมาใช้ ทางเลือกเหล่านี้วิศวกรรมสำหรับกลยุทธ์การตรึง CO2 อาจจะมีข้อได้เปรียบที่พวกเขาอาจจะหลีกเลี่ยงข้อ จำกัด ของกฎระเบียบและข้อ จำกัด ของพื้นผิวทางเดินพื้นเมือง [130] นอกจากนี้นอกเหนือจากสาหร่ายจุลินทรีย์อื่น ๆ เช่นแบคทีเรียและเคียนอกจากนี้ยังสามารถนำไปสู่การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและการลดลงของภาวะโลกร้อน [131] ยกตัวอย่างเช่นหลากหลายชนิดของแบคทีเรียที่ใช้พลังงานที่ได้รับจากการเกิดออกซิเดชันของสารเคมีในที่มืดจะมีประสิทธิภาพในการตรึง CO2 และสามารถลด CO2 เป็นเชื้อเพลิง แบคทีเรียเหล่านี้มียีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ที่สำคัญของการสังเคราะห์เอทานอลจากไพรู งานวิจัยหลายชิ้นแสดงให้เห็น CO2 ที่อาจถูกแปลงเป็นเอทานอลโดยสายพันธุ์ Rhodobacter ภายใต้เงื่อนไข anoxygenic ในที่มีแสงหรือภายใต้สภาพการเจริญเติบโตของแอโรบิกที่มืด [132-134] ดังนั้นจุลินทรีย์จากช่องระบายอากาศใต้ท้องทะเลลึก hydrothermal ที่สามารถแก้ไข CO2 ลงในชีวมวลอาจจะเป็นที่น่าสนใจสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเช่นเดียวกับสารอื่น ๆ .
คาร์บอ anhydrases (CAs) เอนไซม์ที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของ CO2 ที่จะไบคาร์บอเนต และการแปลงเลือกของ CO2 ที่จะเฟสของเหลวสามารถแยกก๊าซ CO2 จากที่อื่น ๆ ดังนั้นจึงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีศักยภาพ, CA สามารถนำมาใช้ในการจับตัวของ CO2 จากการเผาไหม้ก๊าซเชื้อเพลิงลำธาร [135,136] เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในห้องปฏิบัติการในระดับที่แตกต่างกันได้รับการพัฒนาเพื่อประเมินการจับตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซเป็นของเหลว ประสิทธิภาพการจับภาพที่อาจจะเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มฐาน (เช่นโซเดียมไฮดรอกไซ) ในรูปแบบไบคาร์บอเนตหรือคาร์บอเนตซึ่งอาจจะเปลี่ยนต่อไปเป็น CaCO3 ที่ไม่ละลายน้ำโดยการเพิ่มไพเพอร์ทำให้เกิดความวุ่นวายเช่น Ca2 + [137] CaCO3 เป็นแร่ธาตุที่มีเสถียรภาพ thermodynamically พบได้ในทุกส่วนของโลกและเป็นองค์ประกอบหลักของเปลือกหอยทะเล, หอย, ไข่มุกและเปลือก ชาร์ตอัล [138] การคัดเลือกกลุ่มที่มีความหลากหลายของเชื้อแบคทีเรียและพบว่ากิจกรรมที่ดีที่สุดสำหรับการแปลง CO2 ที่ได้รับกับ CA 29 กิโลดาลตันสกัดจาก Enterobacter taylorae Bhattacharya et al, [139] ได้มีการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์สเปรย์เคลือบด้วย CA ตรึง CO2 สำหรับการจับภาพและการเก็บรักษา พวกเขาได้รับการลดลงของ CO2 จากเกือบ 70% และตั้งข้อสังเกตความมั่นคงของ CA ที่ 40 ° C Novozymes Inc มีการยื่นขอรับสิทธิบัตรสำหรับการโคลนและการทำให้บริสุทธิ์ของ CA สำหรับการจัดเก็บ CO2 [140] โคลนของ CA จาก Methanosarcina thermophila (เคีย) ได้รับการดำเนินการโดยใช้แบคทีเรีย Bacillus halodurans และเอนไซม์แสดงความบริสุทธิ์แล้วโดยโค คาร์บอนวิทยาศาสตร์อิงค์ได้มีการพัฒนาวิธีการสังเคราะห์ตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต (PCC) ที่สามารถนำมาใช้สำหรับการใช้งานต่างๆเช่นยากระดาษและการผลิตพลาสติกและเทคโนโลยีที่จะเปลี่ยนการปล่อย CO2 ลงในหน่วยการสร้างน้ำมันเชื้อเพลิงขั้นพื้นฐานที่จำเป็นในการ ผลิตน้ำมันเบนซินดีเซลและน้ำมันเครื่องบินและเชื้อเพลิงอื่น ๆ CO2 Solution Inc. ได้มีการพัฒนาวิธีที่ปล่อย CO2 จากโรงงานปูนซิเมนต์สามารถบันทึกและเปลี่ยนเป็นไบคาร์บอเนตไอออน ไอออนเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการผลิตหินปูนซึ่งเป็นวัตถุดิบที่สามารถรับรู้ในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ [141] อย่างไรก็ตาม CAs ที่มีอยู่มีราคาแพงเนื่องจากต้นทุนการผลิตที่สูงและการจัดกิจกรรมในระดับต่ำและมีเสถียรภาพ ส่วนใหญ่ของเอนไซม์แสดงที่ต่ำมากหรือไม่มีกิจกรรมเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 50 องศาเซลเซียส [134] กระบวนการทางอุตสาหกรรมมากที่สุดในการกำจัด CO2 เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงและเทคนิคการตรึงที่จะรักษากิจกรรม biocatalyst จะต้องมีการดำเนินการที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง [142] ในสภาพแวดล้อมของทะเลลึก hydrothermal ระบายที่จุลินทรีย์จำนวนมากได้ปรับให้เข้ากับอุณหภูมิสูงสารพิษเช่น H2S และโลหะหนัก ด้วยเหตุผลเหล่านี้สารชีวโมเลกุลจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจจะมีค่ามากในกลยุทธ์ทางเทคโนโลยีชีวภาพที่แตกต่างกัน [17] ดังนั้นการสำรวจของคาร์บอ anhydrases สำหรับการจับภาพคาร์บอนไดออกไซด์จากสภาพแวดล้อมเหล่านี้อาจจะเป็นที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานในการใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพใหม่

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมของทะเล hydrothermal vents ลักษณะเงื่อนไข และลึกสุดขั้วของอุณหภูมิ , ความดัน , pH และความเข้มข้นสูงของโลหะหนักที่เป็นพิษเป็นหนึ่งในแหล่งที่สำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาโปรแกรมประยุกต์ระบบใหม่ส่วนไบโอโทปของท่าเรือต่าง ๆและซับซ้อน hydrothermal vents จุลินทรีย์ดัดแปลงสภาพแวดล้อมชุมชนที่แตกต่างกันด้วยคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และลักษณะและจากนั้นสิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพ เกี่ยวกับการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์และการผสมผสาน , สภาพแวดล้อมของทะเลลึก hydrothermal vents สามารถให้แหล่งที่มาของเอนไซม์เฉพาะยีนและกระบวนการที่สำคัญการเผาผลาญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมสำหรับการลด CO2 บรรยากาศการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ , วัสดุและการสังเคราะห์ทางเคมี 17119 ) [ 122 ] .
คาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซที่เป็นผู้สนับสนุนหลักให้กับบ้านสีเขียวผลและเป็นเช่นเป็นส่วนใหญ่รับผิดชอบสำหรับภาวะโลกร้อน [ 123 - 125 ]ก๊าซนี้ได้ถูกเผยแพร่อย่างกว้างขวางในช่วงที่ผ่านมา 100 – 150 ปีในบรรยากาศที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ที่ผ่านมา 150 ปีบรรยากาศ CO2 ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นประมาณ 30 % [ 126 ] ที่จะเอาชนะผลกระทบของภาวะโลกร้อน มีความต้องการที่จะลดปริมาณ CO2 ในบรรยากาศวิธีการทางเทคโนโลยีชีวภาพได้ถูกใช้เพื่อลดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศอยู่สองระดับ ชีวภาพ โดยใช้จุลินทรีย์ตรึงไนโตรเจน และการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านเอนไซม์ ฉะนี้แล ) .
บางเหมือน cyanophyceae สาหร่าย ( สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ) วิธีการ ( สาหร่ายสีเขียว )bacillariophyceae ( รวมถึงไดอะตอม ) และ chrysophyceae ( รวมถึงสาหร่ายทอง ) ว่ามีประสิทธิภาพมากในการใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศผ่านการสังเคราะห์แสง [ 127128 ] การใช้พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยี สาหร่ายสายพันธุ์ใหม่เหล่านี้ได้รับการพัฒนาที่สามารถทนต่อความเข้มข้นสูงของ CO2 [ 127 ] นอกจากนี้เทคโนโลยีปัจจุบันจะถูกใช้เพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ของการบำบัดน้ำเสียควบคู่กับการเจริญเติบโตของสาหร่ายเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ [ 127 ] ในที่สุด เมื่อเร็วๆ นี้ elongatus ไซยาโนแบคทีเรียซินโคคอคคัส , มนุษย์ถูกดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิต isobutyraldehyde ไอโซบิวทานอลโดยตรงจาก CO2 และ เพิ่มประสิทธิภาพ โดย overexpression ของไรบูโลส 15-bisphosphate อวัยวะสืบพันธุ์ / oxygenase ( rubisco ) [ 129 ] isobutyraldehyde เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีอื่น ๆและไอโซบิวทานอลที่สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ แต่เป็นแบบที่สามารถบรรลุประสิทธิภาพสูงสุด และประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดภายใต้การกำหนดของต้นทุนการดำเนินงานยังประดิษฐ์ [ 127 ]ปัญหาใหญ่กับเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้จะเกี่ยวข้องกับการพัฒนาประสิทธิภาพของการตรึงคาร์บอนโดยใช้วัฏจักรคาลวินพื้นเมืองสาหร่าย [ 130 ] เพื่อพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ใหม่เพื่อเพิ่มการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ สาหร่าย มันเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวัฏจักรเคลวิน การจัดการทางพันธุกรรมของ rubisco อาจช่วยพัฒนาระบบระบบใหม่สำหรับการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขนาดใหญ่นอกจากนี้วงจรคาลวิน อื่น ๆ , วิถีการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ หรืออวัยวะสืบพันธุ์ เอนไซม์สามารถใช้ ทางเลือกสำหรับกลยุทธ์การตรึง CO2 วิศวกรรมเหล่านี้อาจเป็นประโยชน์เช่นที่พวกเขาอาจจะหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของกฎระเบียบและข้อ จำกัด ของวิถีพื้นเมืองพื้นผิว [ 130 ] นอกจากนี้ นอกจากสาหร่ายขนาดเล็กอื่น ๆเช่นแบคทีเรียและอาร์เคีย , จุลินทรีย์ ,สามารถมีส่วนร่วมในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและลดโลกร้อน [ 131 ] ตัวอย่างเช่น , ประเภทต่างๆของแบคทีเรียที่ใช้พลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาทางเคมีภายใต้เงื่อนไขที่มืดสามารถมีประสิทธิภาพในการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ และสามารถลด CO2 เป็นเชื้อเพลิง แบคทีเรีย มียีนที่เข้ารหัสเอนไซม์กุญแจของการผลิตเอทานอลจากไพรูเวท .หลายการศึกษาพบว่า CO2 อาจจะแปลงเป็นเอทานอล โดย rhodobacter ชนิดภายใต้เงื่อนไขใน anoxygenic สว่างหรือมืดแอโรบิกภายใต้สภาวะเจริญ 132 – [ 134 ] ดังนั้น จุลินทรีย์จาก hydrothermal vents ทะเลลึกที่สามารถแก้ไข CO2 เป็นชีวมวลสามารถที่น่าสนใจสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรวมทั้งสารประกอบอื่น .
คาร์บอนิก anhydrases ( CAS ) , เอนไซม์ที่กระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของ CO2 จะไบคาร์บอเนตและการแปลงเลือกของ CO2 ในเฟสของเหลว สามารถแยก CO2 จากก๊าซอื่น ๆ จึงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีศักยภาพ , CA สามารถใช้ในการจับ CO2 จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงแก๊สกระแส [ 135136 ]ที่แตกต่างกันระดับห้องปฏิบัติการเครื่องปฏิกรณ์ได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อประเมินการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซกลายเป็นของเหลว ภาพโดยการเพิ่มประสิทธิภาพสามารถเพิ่มฐาน ( เช่นโซดาไฟ ) หรือรูปแบบไบคาร์บอเนตคาร์บอเนต ซึ่งสามารถเพิ่มเติมกลายเป็น CaCO3 ละลายโดยการเพิ่มสารตกตะกอน เช่น แคลเซียม [ 137 ]แคลเซียมคาร์บอเนตเป็น thermodynamically มั่นคง แร่ที่พบในทุกส่วนของโลก และเป็นองค์ประกอบหลักของเปลือกหอยทะเล หอยทาก ไข่มุก และเปลือกไข่ Sharma et al . [ 138 ] คัดกรองกลุ่มหลากหลายของแบคทีเรียและพบกิจกรรมที่ดีที่สุดสำหรับการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ได้กับ 29 kDa CA ที่สกัดจาก taylorae อย่างมีนัยสำคัญ . bhattacharya et al .[ 139 ] ได้พัฒนาเครื่องสเปรย์เคลือบ ( CA สำหรับการจับ CO2 และการเก็บรักษา พวกเขาได้ลด CO2 เกือบ 70% และตรวจสอบความมั่นคงของ CA ที่ 40 ° C NOVOZYMES Inc ได้ยื่นขอรับสิทธิบัตรสำหรับการโคลนและการทำให้บริสุทธิ์ของ CA CO2 กระเป๋า [ 140 ] โคลนนิ่งของ CA จากการ thermophila ( อาร์เคีย ) กำหนดโดยใช้แบคทีเรีย Bacillus halodurans ,และแสดงเอนไซม์แล้วทำให้บริสุทธิ์ โดยโครมาโตกราฟี คาร์บอนวิทยาศาสตร์ Inc . ได้พัฒนาวิธีการสังเคราะห์สำหรับการตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต ( PCC ) ที่สามารถใช้สำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น กระดาษ ยา และพลาสติกการผลิต และในเทคโนโลยีเพื่อแปลงการปล่อย CO2 เข้าไปในอาคารเชื้อเพลิงพื้นฐานบล็อกต้องผลิตน้ำมันเบนซิน ดีเซลและเชื้อเพลิงเจ็ตและเชื้อเพลิงอื่น ๆ บริษัท โซลูชั่น อิงค์ได้มีการพัฒนาวิธีการที่การปล่อย CO2 จากโรงงานปูนซีเมนต์ที่สามารถจับภาพและแปลงเป็นไบคาร์บอเนตไอออน ไอออนเหล่านี้จะใช้ในการผลิตหินปูนเป็นวัตถุดิบที่สามารถผลิตในกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ [ 141 ] อย่างไรก็ตาม , CAS ที่มีอยู่มีราคาแพง เนื่องจากต้นทุนการผลิตสูง กิจกรรมระดับต่ำและมีเสถียรภาพส่วนใหญ่ของเอนไซม์แสดงน้อยมากหรือไม่มีเลย กิจกรรม เมื่ออุณหภูมิเกิน 50 ° C [ 134 ] มากที่สุดในอุตสาหกรรมกระบวนการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง และเทคนิครักษากิจกรรมการตรึงตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพจะต้องทำที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง [ 142 ] ในสภาพแวดล้อมของทะเลลึก hydrothermal ventsหลายจุลินทรีย์ได้ปรับอุณหภูมิสูง เช่น h2s สารพิษและโลหะหนัก ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ความร้อนจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาจมีประโยชน์ในด้านกลยุทธ์ที่แตกต่างกัน [ 17 ] ดังนั้น การสำรวจของ carbonic anhydrases คาร์บอนจับภาพจากสภาพแวดล้อมเหล่านี้อาจจะน่าสนใจสำหรับใช้ในงานระบบใหม่