મ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ એક સૌર-સંચાલિત સિસ્ટમ બનાવી છે જે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજનને એમિનો એસિડમાં ફેરવે છે. આ પ્રક્રિયા મોડ્યુલર, એન્ઝાઇમ-આધારિત છે અને હાલમાં પ્રૂફ-ઓફ-કન્સેપ્ટ તબક્કામાં છે. તેનો હજુ સુધી કોઈ વ્યાપારી ઉપયોગ થયો નથી. તે દર્શાવે છે કે નવીનીકરણીય વીજળી, કાર્બન કેપ્ચર અને બાયોકેમિકલ ઉત્પાદન એક જ સાંકળ તરીકે કાર્ય કરી શકે છે.
એન્ઝાઇમ સિસ્ટમ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે
આ પ્રક્રિયા તબક્કાવાર ચાલે છે. નવીનીકરણીય વીજળી સૌપ્રથમ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરે છે. તે હાઇડ્રોજન કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે જોડાઈને મિથેનોલ બનાવે છે. પછી વિશિષ્ટ ઉત્સેચકો મિથેનોલને શ્રેણીબદ્ધ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા આગળ ધપાવે છે જ્યાં સુધી તે એમિનો એસિડ, પ્રોટીનના મૂળભૂત બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ, બને નહીં.
ટીમ આ ડિઝાઇનને "પ્લગ-એન્ડ-પ્લે" તરીકે વર્ણવે છે. એન્ઝાઇમ મોડ્યુલોને લક્ષ્ય સંયોજનના આધારે બદલી શકાય છે અથવા ગોઠવી શકાય છે. નવીનતમ સંસ્કરણ સાત એમિનો એસિડ ઉત્પન્ન કરે છે. અગાઉના કાર્યમાં ફક્ત L-એલાનાઇન માટેની પદ્ધતિ દર્શાવવામાં આવી હતી. નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં પ્રકાશિત થયેલા નવા અભ્યાસમાં ગ્લાયસીન, સેરીન, L-એસ્પાર્ટિક એસિડ, L-વેલીન, L-ગ્લુટામિક એસિડ અને L-પ્રોલિન ઉમેરવામાં આવ્યા છે.
TUM ના ચેર ઓફ કેમિસ્ટ્રી ઓફ બાયોજેનિક રિસોર્સિસ ખાતે ડોક્ટરલ સંશોધક વિક્ટોરિયા લેહમેનએ જણાવ્યું હતું કે પ્રોટીનની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે, ખાસ કરીને ડેરી ઉત્પાદનમાં, એમિનો એસિડનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. તેમણે કહ્યું કે હાલની ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ ઘણા બધા સંસાધનોનો ઉપયોગ કરે છે.
TUM ટીમ આ સંશોધનને કૃષિ સમસ્યા સામે ઘડે છે. સંયુક્ત રાષ્ટ્રના અંદાજો સૂચવે છે કે 2050 સુધીમાં વૈશ્વિક ખાદ્ય માંગમાં લગભગ 60 ટકાનો વધારો થઈ શકે છે. ઉપલબ્ધ ખેતીલાયક જમીનમાં આ જ સમયગાળા દરમિયાન માત્ર નજીવો વધારો થવાની ધારણા છે.
ખાદ્ય સુરક્ષા સંદર્ભ
આ અંતર પ્રોટીન સપ્લાય ચેઇન્સમાં રસ વધારી રહ્યું છે જે જમીન, પાણી અને ઉર્જા-સઘન પાક પર ઓછો આધાર રાખે છે. પરંપરાગત એમિનો એસિડ ઉત્પાદન દરેકનો નોંધપાત્ર જથ્થો વાપરે છે. સૌર-સંચાલિત, CO₂-આધારિત માર્ગ ઓછામાં ઓછા સિદ્ધાંતમાં, તે ઇનપુટ્સ પરની નિર્ભરતા ઘટાડશે.
બાયોજેનિક સંસાધનોના રસાયણશાસ્ત્રના પ્રોફેસર અને TUM કેમ્પસ સ્ટ્રોબિંગના રેક્ટર વોલ્કર સીબરે જણાવ્યું હતું કે આ પ્રોજેક્ટ સૂર્યપ્રકાશને રાસાયણિક ઉર્જા વાહકોમાં રૂપાંતરિત કરે છે અને પછી તેને ઉપયોગી પ્રોટીન બિલ્ડિંગ બ્લોક્સમાં રૂપાંતરિત કરે છે. તેમણે કહ્યું કે આ અભિગમ સમય જતાં ઉપલબ્ધ જમીનની ઉત્પાદકતામાં સુધારો કરી શકે છે અને વધુ ટકાઉ એમિનો એસિડ ઉત્પાદનને ટેકો આપી શકે છે.
તે દાવાઓનું મોટા પાયે પરીક્ષણ કરવાનું બાકી છે. સંશોધકો સ્વીકારે છે કે કોઈપણ વ્યાપારી ઉપયોગ માટે વર્તમાન ઉત્પાદન ખૂબ ઓછું છે.
TUM ટીમ પશુધન પોષણ ઉપરાંતના ઉપયોગોને ઓળખે છે. સિસ્ટમ હાલમાં જે સાત એમિનો એસિડ ઉત્પન્ન કરે છે તે ખેતી કરાયેલ માંસ ઉત્પાદન માટે પોષક માધ્યમોમાં મુખ્ય ઘટકો પણ છે. તે એપ્લિકેશન ટેકનોલોજીને પ્રોટીન પુરવઠાના જમીનના પદચિહ્નને ઘટાડવા માટે એક અલગ પરંતુ સંબંધિત પ્રયાસ સાથે જોડે છે.
પશુ આહાર ઉપરાંત સંભવિત ઉપયોગો
સંશોધકો માને છે કે આ જ પ્લેટફોર્મ આખરે અન્ય CO₂-આધારિત મૂલ્ય શૃંખલાઓને સમર્થન આપી શકે છે, જોકે તેઓ પ્રકાશિત સામગ્રીમાં કયું છે તે સ્પષ્ટ કરતા નથી.
તાત્કાલિક ટેકનિકલ પ્રાથમિકતા એન્ઝાઇમ કામગીરીમાં સુધારો કરવાની છે. ઉપજ બંધનકર્તા અવરોધ રહે છે. પ્રયોગશાળા પ્રદર્શન અને ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા વચ્ચેનું અંતર નોંધપાત્ર છે, અને ટીમ તે અંતર વિશે સ્પષ્ટ છે.
સંશોધન શું બતાવે છે અને શું નથી બતાવતું
આ એક કૃત્રિમ જીવવિજ્ઞાન પ્રદર્શન છે. તે દર્શાવે છે કે રાસાયણિક માર્ગ વ્યવહારુ છે. તે દર્શાવતું નથી કે પ્રક્રિયા ખર્ચ-સ્પર્ધાત્મક જથ્થામાં એમિનો એસિડ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
નેચર કોમ્યુનિકેશન્સ પેપર પ્રાથમિક ચકાસાયેલ સ્ત્રોત છે. TUM એ કોઈ વાણિજ્યિક ભાગીદાર કે પાયલોટ પ્લાન્ટની જાહેરાત કરી નથી. સ્કેલ-અપ માટે કોઈ સમયરેખા પ્રકાશિત કરવામાં આવી નથી.
વૈકલ્પિક પ્રોટીન જગ્યા પર નજર રાખતા રોકાણકારો અને નીતિ નિર્માતાઓ માટે, આ સંશોધન એક ચોક્કસ કારણસર નોંધનીય છે. તે ત્રણ અલગ ટેકનોલોજી ક્ષેત્રો, નવીનીકરણીય ઉર્જા, સીધી હવા કાર્બનનો ઉપયોગ અને ચોકસાઇ આથો-સંલગ્ન બાયોકેમિસ્ટ્રીને એક ઉત્પાદન ક્રમમાં જોડે છે. તે દરેક ક્ષેત્ર પહેલાથી જ નોંધપાત્ર મૂડી આકર્ષે છે. જો ઉપજમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય તો, આ ત્રણેયને એકીકૃત કરતી સિસ્ટમ ફીડ અને ખાદ્ય ઉત્પાદકો માટે એમિનો એસિડ પુરવઠાના અર્થશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરી શકે છે.
સંશોધકો પોતે જ તેમના દાવાઓમાં માપવામાં આવે છે. આ કાર્ય કાચા માલના ઉત્પાદનની ઓછી જમીન-આધારિત પદ્ધતિ તરફ નિર્દેશ કરે છે જેના પર આધુનિક ખાદ્ય પ્રણાલીઓ આધાર રાખે છે. આ પ્રક્રિયાનું ઔદ્યોગિક સંસ્કરણ ક્યારેય અસ્તિત્વમાં છે કે કેમ તે એન્ઝાઇમ એન્જિનિયરિંગની પ્રગતિ પર આધાર રાખે છે જે વર્તમાન વિજ્ઞાન કરતા આગળ છે.
