म्यूनिख के शोधकर्ताओं ने कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन से अमीनो एसिड उत्पादन के लिए सौर ऊर्जा संचालित विधि विकसित की है।

एंजाइम प्रणाली कैसे काम करती है

यह प्रक्रिया कई चरणों में चलती है। सबसे पहले नवीकरणीय ऊर्जा विद्युत अपघटन द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन करती है। यह हाइड्रोजन कार्बन डाइऑक्साइड के साथ मिलकर मेथनॉल बनाती है। फिर विशेष एंजाइम मेथनॉल को कई अभिक्रियाओं से गुजारते हैं जब तक कि यह अमीनो अम्ल में परिवर्तित नहीं हो जाता, जो प्रोटीन के मूलभूत निर्माण खंड हैं।

टीम ने इस डिज़ाइन को "प्लग-एंड-प्ले" बताया है। लक्ष्य यौगिक के आधार पर एंजाइम मॉड्यूल को बदला या समायोजित किया जा सकता है। नवीनतम संस्करण सात अमीनो एसिड का उत्पादन करता है। इससे पहले के शोध में केवल एल-एलानिन के लिए इस विधि का प्रदर्शन किया गया था। नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित इस नए अध्ययन में ग्लाइसिन, सेरीन, एल-एस्पार्टिक एसिड, एल-वेलिन, एल-ग्लूटामिक एसिड और एल-प्रोलाइन को भी शामिल किया गया है।

टीयूएम के बायोजेनिक रिसोर्सेज केमिस्ट्री विभाग की डॉक्टरेट शोधकर्ता विक्टोरिया लेहमैन ने कहा कि प्रोटीन की आवश्यकता को पूरा करने के लिए पशु आहार में अमीनो एसिड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से डेयरी उत्पादन में। उन्होंने कहा कि मौजूदा उत्पादन विधियों में बहुत अधिक संसाधनों की खपत होती है।

टीयूएम की टीम ने इस शोध को कृषि क्षेत्र की एक गंभीर समस्या के संदर्भ में प्रस्तुत किया है। संयुक्त राष्ट्र के अनुमानों के अनुसार, 2050 तक वैश्विक खाद्य मांग में लगभग 60 प्रतिशत की वृद्धि हो सकती है। इसी अवधि में उपलब्ध कृषि भूमि में मामूली वृद्धि होने की उम्मीद है।

खाद्य सुरक्षा संदर्भ

इस अंतर के कारण प्रोटीन आपूर्ति श्रृंखलाओं में रुचि बढ़ रही है जो भूमि, जल और ऊर्जा-गहन फसलों पर कम निर्भर करती हैं। पारंपरिक अमीनो एसिड उत्पादन में इन सभी की काफी मात्रा में खपत होती है। सौर ऊर्जा से चलने वाला और कार्बन डाइऑक्साइड पर आधारित तरीका, कम से कम सिद्धांत रूप में, इन इनपुट पर निर्भरता को कम कर देगा।

टीयूएम कैंपस स्ट्रॉबिंग के रेक्टर और बायोजेनिक संसाधनों के रसायन विज्ञान के प्रोफेसर वोल्कर सीबर ने कहा कि यह परियोजना सूर्य के प्रकाश को रासायनिक ऊर्जा वाहकों में परिवर्तित करती है, फिर उन्हें उपयोगी प्रोटीन निर्माण खंडों में बदल देती है। उन्होंने कहा कि यह दृष्टिकोण समय के साथ उपलब्ध भूमि की उत्पादकता में सुधार कर सकता है और अधिक टिकाऊ अमीनो एसिड उत्पादन में सहायक हो सकता है।

इन दावों का व्यापक परीक्षण होना बाकी है। शोधकर्ता मानते हैं कि वर्तमान उत्पादन किसी भी वाणिज्यिक उपयोग के लिए बहुत कम है।

टीयूएम टीम ने पशुधन पोषण के अलावा अन्य उपयोगों की भी पहचान की है। वर्तमान में यह प्रणाली जिन सात अमीनो एसिड का उत्पादन करती है, वे खेती किए गए मांस उत्पादन के लिए पोषक माध्यमों में भी प्रमुख घटक हैं। यह अनुप्रयोग इस तकनीक को प्रोटीन आपूर्ति के लिए भूमि के उपयोग को कम करने के एक अलग लेकिन संबंधित प्रयास से जोड़ता है।

पशु आहार के अलावा संभावित अनुप्रयोग

शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि यही प्लेटफॉर्म अंततः CO₂-आधारित अन्य मूल्य श्रृंखलाओं का भी समर्थन कर सकता है, हालांकि उन्होंने प्रकाशित सामग्री में यह स्पष्ट नहीं किया है कि वे कौन सी श्रृंखलाएं हैं।

तत्काल तकनीकी प्राथमिकता एंजाइम के प्रदर्शन में सुधार करना है। उत्पादन अभी भी एक बड़ी बाधा है। प्रयोगशाला प्रदर्शन और औद्योगिक प्रक्रिया के बीच काफी अंतर है, और टीम इस अंतर को लेकर स्पष्ट है।

शोध क्या दर्शाता है और क्या नहीं दर्शाता है

यह सिंथेटिक बायोलॉजी का एक प्रदर्शन है। यह दर्शाता है कि रासायनिक प्रक्रिया व्यवहार्य है। लेकिन यह नहीं दर्शाता कि इस प्रक्रिया से लागत-प्रतिस्पर्धी मात्रा में अमीनो एसिड का उत्पादन किया जा सकता है।

नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित लेख प्राथमिक सत्यापित स्रोत है। टीयूएम ने अभी तक किसी वाणिज्यिक साझेदार या पायलट प्लांट की घोषणा नहीं की है। उत्पादन बढ़ाने के लिए कोई समयसीमा प्रकाशित नहीं की गई है।

वैकल्पिक प्रोटीन क्षेत्र पर नज़र रखने वाले निवेशकों और नीति निर्माताओं के लिए, यह शोध एक विशेष कारण से उल्लेखनीय है। यह नवीकरणीय ऊर्जा, प्रत्यक्ष वायु कार्बन उपयोग और सटीक किण्वन से संबंधित जैव रसायन जैसे तीन अलग-अलग प्रौद्योगिकी क्षेत्रों को एक उत्पादन क्रम में जोड़ता है। इनमें से प्रत्येक क्षेत्र पहले से ही पर्याप्त पूंजी आकर्षित कर रहा है। यदि उत्पादन में उल्लेखनीय सुधार होता है, तो इन तीनों को एकीकृत करने वाली एक प्रणाली पशु आहार और खाद्य निर्माताओं के लिए अमीनो एसिड आपूर्ति के अर्थशास्त्र को बदल सकती है।

शोधकर्ताओं ने अपने दावों में संयम बरता है। यह शोध आधुनिक खाद्य प्रणालियों के लिए आवश्यक कच्चे माल के उत्पादन की एक ऐसी विधि की ओर इशारा करता है जो भूमि पर कम निर्भर है। इस प्रक्रिया का औद्योगिक संस्करण कभी अस्तित्व में आएगा या नहीं, यह एंजाइम इंजीनियरिंग में होने वाली उन प्रगति पर निर्भर करेगा जो वर्तमान विज्ञान से कहीं आगे हैं।