ब्यूटेनॉल ईंधन: Difference between revisions
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| title= ButylFuel, LLC | | title= ButylFuel, LLC | ||
| access-date= 2008-01-29 }}</ref> [[आइसोबुटानोल]] | | access-date= 2008-01-29 }}</ref> [[आइसोबुटानोल]] एन-ब्यूटेनॉल और आइसोबुटानॉल दोनों का संभावित ईंधन के रूप में अध्ययन किया गया है। दोनों का उत्पादन [[बायोमास]] (बायोबुटानॉल के रूप में)<ref>{{cite journal|display-authors=etal|last1=Sampa Maiti |title=Quest for sustainable bio‐production and recovery of butanol as a promising solution to fossil fuel |journal=Energy Research |date=Dec 10, 2015 |volume=40 |issue=4 |pages=411–438 |doi=10.1002/er.3458 |s2cid=101240621 |doi-access=free}}</ref><ref>[http://www.eere.energy.gov/afdc/fuels/emerging_biobutanol.html Alternative Fuels and Advanced Vehicles Data Center: Biobutanol<!-- Bot generated title -->]</ref><ref>{{cite web |url=http://www.cobaltbiofuels.com/advancing-biofuels/biobutanol/ |title=Cobalt Biofuels | Biobutanol and Beyond |access-date=2008-10-27 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20081025082330/http://www.cobaltbiofuels.com/advancing-biofuels/biobutanol/ |archive-date=2008-10-25 }}</ref>) और साथ ही [[जीवाश्म ईंधन]] (पेट्रोबूटानॉल के रूप में) से किया जा सकता है।<ref>{{citation | last1 = Atsumi | first1 = Shota | last2 = Hanai | first2 = Taizo | last3 = Liao | first3 = James C. | title = Non-fermentative pathways for synthesis of branched-chain higher alcohols as biofuels | journal = Nature | volume = 451 | pages = 86–89 | year = 2008 | doi = 10.1038/nature06450 | pmid = 18172501 | issue = 7174| bibcode = 2008Natur.451...86A | s2cid = 4413113 }}</ref>) रासायनिक गुण [[आइसोमर]] (एन-ब्यूटेनॉल या आइसोबुटानॉल) पर निर्भर करते हैं। इसकी उत्पादन विधि पर निर्भर नहीं करते है। | ||
चूंकि अनेक स्थितियों में जटिल, ब्यूटेनॉल ईंधन संभवतः ही कभी आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी होता है। | चूंकि अनेक स्थितियों में जटिल, ब्यूटेनॉल ईंधन संभवतः ही कभी आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी होता है। | ||
==आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव== | ==आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव== | ||
ब्यूटेनॉल की उच्च | ब्यूटेनॉल की उच्च उपज प्राप्त करने में [[मेटाबॉलिक इंजीनियरिंग]] और [[जेनेटिक इंजीनियरिंग]] का उपयोग करके मेटाबोलिक नेटवर्क में परिवर्तन सम्मिलित है।<ref>{{cite journal |vauthors=Berezina OV, Zakharova NV, Yarotsky SV, Zverlov VV |title=ब्यूटेनॉल के माइक्रोबियल उत्पादक|journal=Applied Biochemistry and Microbiology |volume=48 |issue=7 |pages=625–638 |date=Dec 2012}}</ref><ref>{{cite web |url=https://www.sciencedaily.com/releases/2012/10/121023091032.htm |title=मेटाबोलिक रूप से इंजीनियर सूक्ष्मजीव द्वारा उन्नत जैव ईंधन का अत्यधिक कुशल उत्पादन|author=The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) |website=ScienceDaily |date=Oct 23, 2012}}</ref> जबकि यह महत्वपूर्ण प्रगति हुई है, ब्यूटेनॉल के उत्पादन के लिए [[किण्वन (जैव रसायन)]] मार्ग अप्रभावी बने हुए हैं। टिटर और उपज कम है और पृथक्करण बहुत मूल्यवान है। इस प्रकार ब्यूटेनॉल का माइक्रोबियल उत्पादन पेट्रोलियम-व्युत्पन्न ब्यूटेनॉल के सापेक्ष व्यय-प्रतिस्पर्धी नहीं है।<ref>{{cite journal |vauthors=Veettil SI, Kumar L, Koukoulas AA |date=2016 |title=Can Microbially derived advanced biofuels ever compete with conventional bioethanol? A critical review |journal=BioResources|volume=11|issue=4|pages=10711–10755 |doi=10.15376/biores.11.4.Veettil|doi-access=free}}</ref> | ||
चूंकि व्यावसायिक रूप से अप्रमाणित, इलेक्ट्रोकेमिकल और माइक्रोबियल उत्पादन विधियों का संयोजन [[स्थायी ऊर्जा]] से ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने का | चूंकि व्यावसायिक रूप से अप्रमाणित, इलेक्ट्रोकेमिकल और माइक्रोबियल उत्पादन विधियों का संयोजन [[स्थायी ऊर्जा]] से ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने का उपाय प्रदान कर सकता है।<ref name="Solar to Isobutanol">{{cite journal|vauthors=Li H, Opgenorth PH, Wernick DG, Rogers S, Wu TY, Higashide W, Malati P, Huo YX, Cho KM, Liao JC |title=Integrated Electromicrobial Conversion of CO2 to Higher Alcohols |journal=Science |date=29 March 2012 |volume=335 |issue=6076 |pages=1596 |doi=10.1126/science.1217643 |bibcode=2012Sci...335.1596L |pmid=22461604 |s2cid=24328552}}</ref> | ||
===[[ इशरीकिया कोली ]]=== | ===[[ इशरीकिया कोली ]]=== | ||
एस्चेरिचिया कोली, या ई. कोली, एक [[ ग्राम नकारात्मक ]], [[बेसिलस (आकार)]]आकार)|छड़ के आकार का [[ जीवाणु ]] है। ई. कोलाई वह सूक्ष्मजीव है जिसके आइसोबुटानॉल के व्यावसायिक उत्पादन की ओर बढ़ने की सबसे अधिक संभावना है।<ref name="Nature Review" />अपने इंजीनियर्ड रूप में, ई. कोलाई किसी भी सूक्ष्मजीव की तुलना में आइसोबुटानॉल की उच्चतम | एस्चेरिचिया कोली, या ई. कोली, एक [[ ग्राम नकारात्मक ]], [[बेसिलस (आकार)]]आकार)|छड़ के आकार का [[ जीवाणु ]] है। ई. कोलाई वह सूक्ष्मजीव है जिसके आइसोबुटानॉल के व्यावसायिक उत्पादन की ओर बढ़ने की सबसे अधिक संभावना है।<ref name="Nature Review" />अपने इंजीनियर्ड रूप में, ई. कोलाई किसी भी सूक्ष्मजीव की तुलना में आइसोबुटानॉल की उच्चतम उपज पैदा करता है।{{citation needed|date=September 2020}} ई. कोली के चयापचय में सुधार के लिए मेटाबोलिक नेटवर्क मॉडलिंग#मेटाबोलिक नेटवर्क सिमुलेशन जैसी विधियों का उपयोग किया गया है ताकि बड़ी मात्रा में आइसोबुटानॉल का उत्पादन किया जा सके।<ref name=Elucidating />ई. कोलाई अनेक कारणों से एक आदर्श आइसोबुटानॉल जैव-संश्लेषक है: | ||
* ई. कोलाई एक ऐसा जीव है जिसके लिए आनुवंशिक | * ई. कोलाई एक ऐसा जीव है जिसके लिए आनुवंशिक परिवर्तन के अनेक उपकरण मौजूद हैं, और यह एक ऐसा जीव है जिसके लिए वैज्ञानिक साहित्य का एक व्यापक भंडार मौजूद है।<ref name="Nature Review" />ज्ञान का यह खजाना वैज्ञानिकों द्वारा ई. कोलाई को आसानी से संशोधित करने की अनुमति देता है। | ||
* ई. कोलाई में आइसोबुटानॉल के संश्लेषण में लिग्नोसेल्यूलोज (कृषि से बचा हुआ अपशिष्ट पौधा पदार्थ) का उपयोग करने की क्षमता है। [[lignocellulose]] का उपयोग ई. कोलाई को मानव उपभोग के लिए पादप पदार्थ का उपयोग करने से रोकता है, और किसी भी खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध को रोकता है जो ई. कोलाई द्वारा आइसोबुटानॉल के जैवसंश्लेषण से होता है।<ref name="Nature Review" />* आनुवंशिक संशोधन का उपयोग लिग्नोसेल्यूलोज के दायरे को व्यापक बनाने के लिए किया गया है जिसका उपयोग ई. कोलाई द्वारा किया जा सकता है। इसने ई. कोली को एक उपयोगी और विविध आइसोबुटानॉल जैव-संश्लेषक बना दिया है।<ref name="A new carbon catabolite repression mutation of ''Escherichia coli'', mlc*, and its use for producing isobutanol" /> | * ई. कोलाई में आइसोबुटानॉल के संश्लेषण में लिग्नोसेल्यूलोज (कृषि से बचा हुआ अपशिष्ट पौधा पदार्थ) का उपयोग करने की क्षमता है। [[lignocellulose]] का उपयोग ई. कोलाई को मानव उपभोग के लिए पादप पदार्थ का उपयोग करने से रोकता है, और किसी भी खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध को रोकता है जो ई. कोलाई द्वारा आइसोबुटानॉल के जैवसंश्लेषण से होता है।<ref name="Nature Review" />* आनुवंशिक संशोधन का उपयोग लिग्नोसेल्यूलोज के दायरे को व्यापक बनाने के लिए किया गया है जिसका उपयोग ई. कोलाई द्वारा किया जा सकता है। इसने ई. कोली को एक उपयोगी और विविध आइसोबुटानॉल जैव-संश्लेषक बना दिया है।<ref name="A new carbon catabolite repression mutation of ''Escherichia coli'', mlc*, and its use for producing isobutanol" /> | ||
ई. कोलाई का प्राथमिक दोष यह है कि बड़े होने पर यह [[ अक्तेरिओफगेस ]] के प्रति संवेदनशील होता है। यह संवेदनशीलता संभावित रूप से पूरे बायोरिएक्टर को बंद कर सकती है।<ref name="Nature Review" />इसके अलावा, ई. कोली में आइसोबुटानॉल के लिए मूल प्रतिक्रिया मार्ग कोशिका में आइसोबुटानॉल की सीमित सांद्रता पर बेहतर ढंग से कार्य करता है। उच्च सांद्रता में ई. कोलाई की संवेदनशीलता को कम करने के लिए, संश्लेषण में | ई. कोलाई का प्राथमिक दोष यह है कि बड़े होने पर यह [[ अक्तेरिओफगेस ]] के प्रति संवेदनशील होता है। यह संवेदनशीलता संभावित रूप से पूरे बायोरिएक्टर को बंद कर सकती है।<ref name="Nature Review" />इसके अलावा, ई. कोली में आइसोबुटानॉल के लिए मूल प्रतिक्रिया मार्ग कोशिका में आइसोबुटानॉल की सीमित सांद्रता पर बेहतर ढंग से कार्य करता है। उच्च सांद्रता में ई. कोलाई की संवेदनशीलता को कम करने के लिए, संश्लेषण में सम्मिलित [[एंजाइम]]ों के उत्परिवर्तकों को यादृच्छिक उत्परिवर्तन द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है। संयोग से, कुछ उत्परिवर्ती आइसोबुटानॉल के प्रति अधिक सहिष्णु साबित हो सकते हैं जो संश्लेषण की समग्र उपज को बढ़ाएगा।<ref>{{Cite journal|last1=Chong|first1=Huiqing|last2=Geng|first2=Hefang|last3=Zhang|first3=Hongfang|last4=Song|first4=Hao|last5=Huang|first5=Lei|last6=Jiang|first6=Rongrong|date=2013-11-06|title=''ई'' को बढ़ाना। कोलाई'' आइसोबुटानॉल सहिष्णुता इंजीनियरिंग के माध्यम से इसके वैश्विक प्रतिलेखन कारक सीएमपी रिसेप्टर प्रोटीन (सीआरपी)|journal=Biotechnology and Bioengineering|language=en|volume=111|issue=4|pages=700–708|doi=10.1002/bit.25134|pmid=24203355|s2cid=28120139|issn=0006-3592}}</ref> | ||
===क्लोस्ट्रिडिया=== | ===क्लोस्ट्रिडिया=== | ||
एन-ब्यूटेनॉल का उत्पादन ए.बी.ई. द्वारा बायोमास के किण्वन (जैव रसायन) द्वारा किया जा सकता है। [[क्लोस्ट्रीडियम एसिटोब्यूटाइलिकम]], [[क्लॉस्ट्रिडियम बेजरिनकी]] का उपयोग करके प्रक्रिया करें। सी. एसिटोब्यूटाइलिकम का उपयोग एक बार [[स्टार्च]] से [[एसीटोन]] के उत्पादन के लिए किया जाता था। ब्यूटेनॉल किण्वन का एक उप-उत्पाद था (बुटानॉल से दोगुना उत्पादन किया गया था)। बायोबूटानॉल के लिए फीडस्टॉक इथेनॉल के लिए समान हैं: [[ऊर्जा फसल]]ें जैसे चुकंदर, [[गन्ना]], [[मक्का]] [[अनाज]], गेहूं और [[कसावा]], संभावित गैर-खाद्य ऊर्जा फसलें जैसे [[भगदड़ में बदल गया]] और यहां तक कि उत्तरी अमेरिका में [[ पार्थेनियम सिल्वर ]], साथ ही [[कृषि उपोत्पाद]] जैसे खोई, पुआल और मक्के के [[डंठल (वनस्पति विज्ञान)]]।<ref>[http://www.ars.usda.gov/research/publications/Publications.htm?seq_no_115=151101 Ars | Publication Request: Butanol Production From Agricultural Biomass<!-- Bot generated title -->]</ref> ड्यूपॉन्ट के अनुसार, मौजूदा बायोएथेनॉल संयंत्रों को | एन-ब्यूटेनॉल का उत्पादन ए.बी.ई. द्वारा बायोमास के किण्वन (जैव रसायन) द्वारा किया जा सकता है। [[क्लोस्ट्रीडियम एसिटोब्यूटाइलिकम]], [[क्लॉस्ट्रिडियम बेजरिनकी]] का उपयोग करके प्रक्रिया करें। सी. एसिटोब्यूटाइलिकम का उपयोग एक बार [[स्टार्च]] से [[एसीटोन]] के उत्पादन के लिए किया जाता था। ब्यूटेनॉल किण्वन का एक उप-उत्पाद था (बुटानॉल से दोगुना उत्पादन किया गया था)। बायोबूटानॉल के लिए फीडस्टॉक इथेनॉल के लिए समान हैं: [[ऊर्जा फसल]]ें जैसे चुकंदर, [[गन्ना]], [[मक्का]] [[अनाज]], गेहूं और [[कसावा]], संभावित गैर-खाद्य ऊर्जा फसलें जैसे [[भगदड़ में बदल गया]] और यहां तक कि उत्तरी अमेरिका में [[ पार्थेनियम सिल्वर ]], साथ ही [[कृषि उपोत्पाद]] जैसे खोई, पुआल और मक्के के [[डंठल (वनस्पति विज्ञान)]]।<ref>[http://www.ars.usda.gov/research/publications/Publications.htm?seq_no_115=151101 Ars | Publication Request: Butanol Production From Agricultural Biomass<!-- Bot generated title -->]</ref> ड्यूपॉन्ट के अनुसार, मौजूदा बायोएथेनॉल संयंत्रों को व्यय प्रभावी ढंग से बायोबूटानॉल उत्पादन के लिए फिर से तैयार किया जा सकता है।<ref name="dupont">{{Cite web |url=http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/STAGING/global_assets/downloads/B/Bio_biobutanol_fact_sheet_jun06.pdf |title=बायोबुटानॉल तथ्य पत्रक|publisher=BP and DuPont |access-date=2009-05-13 |url-status=dead |archive-date=2009-01-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090121212322/http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/STAGING/global_assets/downloads/B/Bio_biobutanol_fact_sheet_jun06.pdf}}</ref> इसके अतिरिक्त, बायोमास और कृषि उपोत्पादों से ब्यूटेनॉल का उत्पादन इथेनॉल या [[मेथनॉल]] उत्पादन की तुलना में अधिक कुशल हो सकता है (यानी प्रति यूनिट सौर ऊर्जा खपत के लिए यूनिट इंजन मोटिव पावर)।<ref>{{cite web |author=Washington University in St. Louis |title=नई तकनीकें ब्यूटेनॉल, एक बेहतर जैव ईंधन बनाती हैं|url=https://www.sciencedaily.com/releases/2008/01/080123153142.htm |date=28 January 2008 |website=ScienceDaily}}</ref> | ||
क्लोस्ट्रीडियम का एक प्रकार ऑक्सीजन की उपस्थिति में भी लगभग किसी भी प्रकार के [[सेल्यूलोज]] को ब्यूटेनॉल में परिवर्तित कर सकता है।<ref>{{cite web |title=नवीन जीवाणु सेलूलोज़ से सीधे ब्यूटेनॉल का उत्पादन करता है|date=August 28, 2011 |website=Green Car Congress |url=http://www.greencarcongress.com/2011/08/tu103-20110828.html |access-date=November 17, 2012}}</ref> | क्लोस्ट्रीडियम का एक प्रकार ऑक्सीजन की उपस्थिति में भी लगभग किसी भी प्रकार के [[सेल्यूलोज]] को ब्यूटेनॉल में परिवर्तित कर सकता है।<ref>{{cite web |title=नवीन जीवाणु सेलूलोज़ से सीधे ब्यूटेनॉल का उत्पादन करता है|date=August 28, 2011 |website=Green Car Congress |url=http://www.greencarcongress.com/2011/08/tu103-20110828.html |access-date=November 17, 2012}}</ref> | ||
क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम का एक स्ट्रेन, एक देशी सेल्युलोज-डिग्रेडिंग सूक्ष्म जीव, सेल्युलोज से सीधे आइसोबुटानॉल प्रदान करता है।<ref>{{Cite journal|title = सेल्युलोज से आइसोबुटानॉल के उत्पादन के लिए ''क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम'' की मेटाबोलिक इंजीनियरिंग|journal = Applied and Environmental Microbiology|date = 2011-04-15|issn = 0099-2240|pmc = 3126361|pmid = 21378054|pages = 2727–2733|volume = 77|issue = 8|doi = 10.1128/AEM.02454-10|first1 = Wendy|last1 = Higashide|first2 = Yongchao|last2 = Li|first3 = Yunfeng|last3 = Yang|first4 = James C.|last4 = Liao| bibcode=2011ApEnM..77.2727H }}</ref> | क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम का एक स्ट्रेन, एक देशी सेल्युलोज-डिग्रेडिंग सूक्ष्म जीव, सेल्युलोज से सीधे आइसोबुटानॉल प्रदान करता है।<ref>{{Cite journal|title = सेल्युलोज से आइसोबुटानॉल के उत्पादन के लिए ''क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम'' की मेटाबोलिक इंजीनियरिंग|journal = Applied and Environmental Microbiology|date = 2011-04-15|issn = 0099-2240|pmc = 3126361|pmid = 21378054|pages = 2727–2733|volume = 77|issue = 8|doi = 10.1128/AEM.02454-10|first1 = Wendy|last1 = Higashide|first2 = Yongchao|last2 = Li|first3 = Yunfeng|last3 = Yang|first4 = James C.|last4 = Liao| bibcode=2011ApEnM..77.2727H }}</ref> | ||
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* सायनोबैक्टीरिया [[बायोरिएक्टर]] को संचालित करने के लिए उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है। संस्कृतियों को निरंतर मिश्रण की आवश्यकता होती है, और जैवसंश्लेषक उत्पादों की कटाई ऊर्जा-गहन है। इससे सायनोबैक्टीरिया के माध्यम से आइसोबुटानॉल उत्पादन की दक्षता कम हो जाती है।<ref name="Thug life" /> | * सायनोबैक्टीरिया [[बायोरिएक्टर]] को संचालित करने के लिए उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है। संस्कृतियों को निरंतर मिश्रण की आवश्यकता होती है, और जैवसंश्लेषक उत्पादों की कटाई ऊर्जा-गहन है। इससे सायनोबैक्टीरिया के माध्यम से आइसोबुटानॉल उत्पादन की दक्षता कम हो जाती है।<ref name="Thug life" /> | ||
साइनोबैक्टीरिया को उनके ब्यूटेनॉल उत्पादन को बढ़ाने के लिए फिर से इंजीनियर किया जा सकता है, जो पाथवे इंजीनियरिंग में एक डिजाइन सिद्धांत के रूप में एटीपी और कॉफ़ेक्टर ड्राइविंग बलों के महत्व को दर्शाता है। अनेक जीवों में [[ एसिटाइल कोआ ]] पर निर्भर मार्ग का उपयोग करके ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने की क्षमता होती है। इस मार्ग के साथ मुख्य समस्या पहली प्रतिक्रिया है जिसमें दो एसिटाइल-सीओए अणुओं का [[एसिटोएसिटाइल-सीओए]] में संघनन | साइनोबैक्टीरिया को उनके ब्यूटेनॉल उत्पादन को बढ़ाने के लिए फिर से इंजीनियर किया जा सकता है, जो पाथवे इंजीनियरिंग में एक डिजाइन सिद्धांत के रूप में एटीपी और कॉफ़ेक्टर ड्राइविंग बलों के महत्व को दर्शाता है। अनेक जीवों में [[ एसिटाइल कोआ ]] पर निर्भर मार्ग का उपयोग करके ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने की क्षमता होती है। इस मार्ग के साथ मुख्य समस्या पहली प्रतिक्रिया है जिसमें दो एसिटाइल-सीओए अणुओं का [[एसिटोएसिटाइल-सीओए]] में संघनन सम्मिलित है। यह प्रतिक्रिया इससे जुड़ी सकारात्मक [[गिब्स मुक्त ऊर्जा]] (डीजी = 6.8 किलो कैलोरी/मोल) के कारण थर्मोडायनामिक रूप से प्रतिकूल है।<ref>{{cite journal|title=एसीटोएसिटाइल कोएंजाइम-एसीटोएसीटेट के एंजाइमैटिक ब्रेकडाउन और संश्लेषण में मध्यवर्ती के रूप में|journal=J Am Chem Soc |year=1953|volume=75|issue=6|pages=1517–1518|vauthors=Stern JR, Coon MJ, Delcampillo A |doi=10.1021/ja01102a540}}</ref><ref>{{cite journal |title=एटीपी सायनोबैक्टीरिया में 1-ब्यूटेनॉल के प्रत्यक्ष प्रकाश संश्लेषक उत्पादन को संचालित करता है|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|year=2012|vauthors=Lan EI, Liao JC |doi=10.1073/pnas.1200074109 |bibcode=2012PNAS..109.6018L |volume=109 |issue=16 |pages=6018–6023 |pmid=22474341 |pmc=3341080 |doi-access=free}}</ref> | ||
===[[ बेसिलस सुबटिलिस ]]=== | ===[[ बेसिलस सुबटिलिस ]]=== | ||
बैसिलस सबटिलिस एक [[ ग्राम पॉजिटिव ]] रॉड के आकार का बैक्टीरिया है। बैसिलस सबटिलिस ई. कोलाई के समान अनेक फायदे और नुकसान प्रदान करता है, लेकिन इसका कम प्रमुखता से उपयोग किया जाता है और यह ई. कोली जितनी बड़ी मात्रा में आइसोबुटानॉल का उत्पादन नहीं करता है।<ref name="Nature Review" />ई. कोली के समान, बी. सबटिलिस लिग्नोसेल्युलोज से आइसोबुटानॉल का उत्पादन करने में सक्षम है, और सामान्य आनुवंशिक तकनीकों द्वारा आसानी से इसमें | बैसिलस सबटिलिस एक [[ ग्राम पॉजिटिव ]] रॉड के आकार का बैक्टीरिया है। बैसिलस सबटिलिस ई. कोलाई के समान अनेक फायदे और नुकसान प्रदान करता है, लेकिन इसका कम प्रमुखता से उपयोग किया जाता है और यह ई. कोली जितनी बड़ी मात्रा में आइसोबुटानॉल का उत्पादन नहीं करता है।<ref name="Nature Review" />ई. कोली के समान, बी. सबटिलिस लिग्नोसेल्युलोज से आइसोबुटानॉल का उत्पादन करने में सक्षम है, और सामान्य आनुवंशिक तकनीकों द्वारा आसानी से इसमें परिवर्तन किया जा सकता है।<ref name="Nature Review" />प्राथमिक मोड विश्लेषण का उपयोग बी. सबटिलिस द्वारा उपयोग किए जाने वाले आइसोबुटानॉल-संश्लेषण [[चयापचय मार्ग]] को बेहतर बनाने के लिए भी किया गया है, जिससे आइसोबुटानॉल की उच्च उपज उत्पन्न होती है।<ref name=EMA /> | ||
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* एस. सेरेविसिया को कम [[पीएच]] पर उगाया जा सकता है, जिससे औद्योगिक बायोरिएक्टरों में वृद्धि के दौरान संदूषण को रोकने में मदद मिलती है।<ref name="Nature Review" />* एस. सेरेविसिया बैक्टीरियोफेज से प्रभावित नहीं हो सकता क्योंकि यह एक [[यूकेरियोट]] है।<ref name="Nature Review" />*एस. सेरेविसिया और इसके जीव विज्ञान के बारे में व्यापक वैज्ञानिक ज्ञान पहले से ही मौजूद है।<ref name="Nature Review" /> | * एस. सेरेविसिया को कम [[पीएच]] पर उगाया जा सकता है, जिससे औद्योगिक बायोरिएक्टरों में वृद्धि के दौरान संदूषण को रोकने में मदद मिलती है।<ref name="Nature Review" />* एस. सेरेविसिया बैक्टीरियोफेज से प्रभावित नहीं हो सकता क्योंकि यह एक [[यूकेरियोट]] है।<ref name="Nature Review" />*एस. सेरेविसिया और इसके जीव विज्ञान के बारे में व्यापक वैज्ञानिक ज्ञान पहले से ही मौजूद है।<ref name="Nature Review" /> | ||
एस. सेरेविसिया के वेलिन बायोसिंथेटिक मार्ग में एंजाइमों की अधिक अभिव्यक्ति का उपयोग आइसोबुटानॉल | एस. सेरेविसिया के वेलिन बायोसिंथेटिक मार्ग में एंजाइमों की अधिक अभिव्यक्ति का उपयोग आइसोबुटानॉल उपज में सुधार के लिए किया गया है।<ref name="Ehrlich pathway enhance"/><ref name=cytosol>{{cite journal |author1=MATSUDA, Fumio |author2=KONDO, Takashi |author3=IDA, Kengo |author4=TEZUKA, Hironori |author5=ISHII, Jun |author6= KONDO, Akihiko |title=सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया के साइटोसोल में आइसोबुटानॉल जैवसंश्लेषण के लिए एक कृत्रिम मार्ग का निर्माण|journal=Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry |date=1 January 2012 |volume=76 |issue=11 |pages=2139–2141 |doi=10.1271/bbb.120420 |pmid=23132567 |s2cid=21726896}}</ref><ref name="overexpression of 2-keto">{{cite journal|author1=Lee, Won-Heong |author2=Seo, Seung-Oh |author3=Bae, Yi-Hyun |author4=Nan, Hong |author5=Jin, Yong-Su |author6=Seo, Jin-Ho |title=Isobutanol production in engineered Saccharomyces cerevisiae by overexpression of 2-ketoisovalerate decarboxylase and valine biosynthetic enzymes|journal=Bioprocess and Biosystems Engineering |date=28 April 2012 |volume=35 |issue=9 |pages=1467–1475 |pmid=22543927 |s2cid=25012774 |doi=10.1007/s00449-012-0736-y}}</ref> चूंकि, एस. सेरेविसिया में अंतर्निहित जीव विज्ञान के कारण इसके साथ काम करना कठिन साबित हुआ है: | ||
* यूकेरियोट के रूप में, एस. सेरेविसिया आनुवंशिक रूप से ई. कोली या बी. सबटिलिस की तुलना में अधिक जटिल है, और परिणामस्वरूप आनुवंशिक रूप से | * यूकेरियोट के रूप में, एस. सेरेविसिया आनुवंशिक रूप से ई. कोली या बी. सबटिलिस की तुलना में अधिक जटिल है, और परिणामस्वरूप आनुवंशिक रूप से परिवर्तन करना कठिन होता है।<ref name="Nature Review" /> | ||
* एस. सेरेविसिया में इथेनॉल#किण्वन होता है। यह प्राकृतिक क्षमता प्रबल हो सकती है और परिणामस्वरूप एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोबुटानॉल उत्पादन को रोक सकती है।<ref name="Nature Review" />* एस. सेरेविसिया आइसोबुटानॉल का उत्पादन करने के लिए पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग नहीं कर सकता है। पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग करने में असमर्थता एस. सेरेविसिया को लिग्नोसेल्यूलोज का उपयोग करने से रोकती है, और इसका मतलब है कि एस. सेरेविसिया को आइसोबुटानोल का उत्पादन करने के लिए मानव उपभोग के लिए इच्छित पौधे पदार्थ का उपयोग करना चाहिए। जब एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोबुटानॉल का उत्पादन किया जाता है तो इसके परिणामस्वरूप प्रतिकूल खाद्य/ईंधन मूल्य संबंध उत्पन्न होता है।<ref name="Nature Review" /> | * एस. सेरेविसिया में इथेनॉल#किण्वन होता है। यह प्राकृतिक क्षमता प्रबल हो सकती है और परिणामस्वरूप एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोबुटानॉल उत्पादन को रोक सकती है।<ref name="Nature Review" />* एस. सेरेविसिया आइसोबुटानॉल का उत्पादन करने के लिए पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग नहीं कर सकता है। पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग करने में असमर्थता एस. सेरेविसिया को लिग्नोसेल्यूलोज का उपयोग करने से रोकती है, और इसका मतलब है कि एस. सेरेविसिया को आइसोबुटानोल का उत्पादन करने के लिए मानव उपभोग के लिए इच्छित पौधे पदार्थ का उपयोग करना चाहिए। जब एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोबुटानॉल का उत्पादन किया जाता है तो इसके परिणामस्वरूप प्रतिकूल खाद्य/ईंधन मूल्य संबंध उत्पन्न होता है।<ref name="Nature Review" /> | ||
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==फीडस्टॉक्स== | ==फीडस्टॉक्स== | ||
कच्चे माल की उच्च | कच्चे माल की उच्च व्यय को ब्यूटेनॉल के व्यावसायिक उत्पादन में मुख्य बाधाओं में से एक माना जाता है। सस्ते और प्रचुर मात्रा में फीडस्टॉक का उपयोग, जैसे, मअनेक स्टोवर, प्रक्रिया की आर्थिक व्यवहार्यता को बढ़ा सकता है। <संदर्भ नाम = करीमी अलविजेह 641-653 >{{Cite journal|last1=Karimi Alavijeh|first1=Masih|last2=Karimi|first2=Keikhosro|date=March 2019|title=अमेरिका में कॉर्न स्टोवर से बायोबूटानॉल का उत्पादन|journal=Industrial Crops and Products|volume=129 |pages=641–653|doi=10.1016/j.indcrop.2018.12.054 |s2cid=104367378 |issn=0926-6690}}</ref> | ||
मेटाबोलिक इंजीनियरिंग का उपयोग किसी [[जीव]] को [[ग्लूकोज]] के बजाय [[ग्लिसरॉल]] जैसे सस्ते सब्सट्रेट का उपयोग करने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है। क्योंकि किण्वन (जैव रसायन) प्रक्रियाओं के लिए खाद्य पदार्थों से प्राप्त ग्लूकोज की आवश्यकता होती है, ब्यूटेनॉल उत्पादन खाद्य आपूर्ति पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है ([[भोजन बनाम ईंधन]] बहस देखें)। ब्यूटेनॉल उत्पादन के लिए ग्लिसरॉल एक अच्छा वैकल्पिक स्रोत है। जबकि ग्लूकोज स्रोत मूल्यवान और सीमित हैं, ग्लिसरॉल प्रचुर मात्रा में है और इसकी बाजार कीमत कम है क्योंकि यह [[बायोडीजल]] उत्पादन का अपशिष्ट उत्पाद है। ग्लिसरॉल से ब्यूटेनॉल का उत्पादन चयापचय मार्गों का उपयोग करके आर्थिक रूप से व्यवहार्य है जो जीवाणु [[क्लॉस्ट्रिडियम पेस्ट्यूरियनम]] में मौजूद है। | मेटाबोलिक इंजीनियरिंग का उपयोग किसी [[जीव]] को [[ग्लूकोज]] के बजाय [[ग्लिसरॉल]] जैसे सस्ते सब्सट्रेट का उपयोग करने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है। क्योंकि किण्वन (जैव रसायन) प्रक्रियाओं के लिए खाद्य पदार्थों से प्राप्त ग्लूकोज की आवश्यकता होती है, ब्यूटेनॉल उत्पादन खाद्य आपूर्ति पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है ([[भोजन बनाम ईंधन]] बहस देखें)। ब्यूटेनॉल उत्पादन के लिए ग्लिसरॉल एक अच्छा वैकल्पिक स्रोत है। जबकि ग्लूकोज स्रोत मूल्यवान और सीमित हैं, ग्लिसरॉल प्रचुर मात्रा में है और इसकी बाजार कीमत कम है क्योंकि यह [[बायोडीजल]] उत्पादन का अपशिष्ट उत्पाद है। ग्लिसरॉल से ब्यूटेनॉल का उत्पादन चयापचय मार्गों का उपयोग करके आर्थिक रूप से व्यवहार्य है जो जीवाणु [[क्लॉस्ट्रिडियम पेस्ट्यूरियनम]] में मौजूद है। | ||
Revision as of 17:15, 9 August 2023
ब्यूटेनॉल का उपयोग आंतरिक दहन इंजन में ईंधन के रूप में किया जा सकता है। यह इथेनॉल की तुलना में गैसोलीन के अधिक समान है। C4-हाइड्रोकार्बन, ब्यूटेनॉल जैव-व्युत्पन्न ईंधन है और इस प्रकार बिना किसी संशोधन के गैसोलीन के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए वाहनों में काम करता है।[1] आइसोबुटानोल एन-ब्यूटेनॉल और आइसोबुटानॉल दोनों का संभावित ईंधन के रूप में अध्ययन किया गया है। दोनों का उत्पादन बायोमास (बायोबुटानॉल के रूप में)[2][3][4]) और साथ ही जीवाश्म ईंधन (पेट्रोबूटानॉल के रूप में) से किया जा सकता है।[5]) रासायनिक गुण आइसोमर (एन-ब्यूटेनॉल या आइसोबुटानॉल) पर निर्भर करते हैं। इसकी उत्पादन विधि पर निर्भर नहीं करते है।
चूंकि अनेक स्थितियों में जटिल, ब्यूटेनॉल ईंधन संभवतः ही कभी आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी होता है।
आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव
ब्यूटेनॉल की उच्च उपज प्राप्त करने में मेटाबॉलिक इंजीनियरिंग और जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग करके मेटाबोलिक नेटवर्क में परिवर्तन सम्मिलित है।[6][7] जबकि यह महत्वपूर्ण प्रगति हुई है, ब्यूटेनॉल के उत्पादन के लिए किण्वन (जैव रसायन) मार्ग अप्रभावी बने हुए हैं। टिटर और उपज कम है और पृथक्करण बहुत मूल्यवान है। इस प्रकार ब्यूटेनॉल का माइक्रोबियल उत्पादन पेट्रोलियम-व्युत्पन्न ब्यूटेनॉल के सापेक्ष व्यय-प्रतिस्पर्धी नहीं है।[8]
चूंकि व्यावसायिक रूप से अप्रमाणित, इलेक्ट्रोकेमिकल और माइक्रोबियल उत्पादन विधियों का संयोजन स्थायी ऊर्जा से ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने का उपाय प्रदान कर सकता है।[9]
इशरीकिया कोली
एस्चेरिचिया कोली, या ई. कोली, एक ग्राम नकारात्मक , बेसिलस (आकार)आकार)|छड़ के आकार का जीवाणु है। ई. कोलाई वह सूक्ष्मजीव है जिसके आइसोबुटानॉल के व्यावसायिक उत्पादन की ओर बढ़ने की सबसे अधिक संभावना है।[10]अपने इंजीनियर्ड रूप में, ई. कोलाई किसी भी सूक्ष्मजीव की तुलना में आइसोबुटानॉल की उच्चतम उपज पैदा करता है।[citation needed] ई. कोली के चयापचय में सुधार के लिए मेटाबोलिक नेटवर्क मॉडलिंग#मेटाबोलिक नेटवर्क सिमुलेशन जैसी विधियों का उपयोग किया गया है ताकि बड़ी मात्रा में आइसोबुटानॉल का उत्पादन किया जा सके।[11]ई. कोलाई अनेक कारणों से एक आदर्श आइसोबुटानॉल जैव-संश्लेषक है:
- ई. कोलाई एक ऐसा जीव है जिसके लिए आनुवंशिक परिवर्तन के अनेक उपकरण मौजूद हैं, और यह एक ऐसा जीव है जिसके लिए वैज्ञानिक साहित्य का एक व्यापक भंडार मौजूद है।[10]ज्ञान का यह खजाना वैज्ञानिकों द्वारा ई. कोलाई को आसानी से संशोधित करने की अनुमति देता है।
- ई. कोलाई में आइसोबुटानॉल के संश्लेषण में लिग्नोसेल्यूलोज (कृषि से बचा हुआ अपशिष्ट पौधा पदार्थ) का उपयोग करने की क्षमता है। lignocellulose का उपयोग ई. कोलाई को मानव उपभोग के लिए पादप पदार्थ का उपयोग करने से रोकता है, और किसी भी खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध को रोकता है जो ई. कोलाई द्वारा आइसोबुटानॉल के जैवसंश्लेषण से होता है।[10]* आनुवंशिक संशोधन का उपयोग लिग्नोसेल्यूलोज के दायरे को व्यापक बनाने के लिए किया गया है जिसका उपयोग ई. कोलाई द्वारा किया जा सकता है। इसने ई. कोली को एक उपयोगी और विविध आइसोबुटानॉल जैव-संश्लेषक बना दिया है।[12]
ई. कोलाई का प्राथमिक दोष यह है कि बड़े होने पर यह अक्तेरिओफगेस के प्रति संवेदनशील होता है। यह संवेदनशीलता संभावित रूप से पूरे बायोरिएक्टर को बंद कर सकती है।[10]इसके अलावा, ई. कोली में आइसोबुटानॉल के लिए मूल प्रतिक्रिया मार्ग कोशिका में आइसोबुटानॉल की सीमित सांद्रता पर बेहतर ढंग से कार्य करता है। उच्च सांद्रता में ई. कोलाई की संवेदनशीलता को कम करने के लिए, संश्लेषण में सम्मिलित एंजाइमों के उत्परिवर्तकों को यादृच्छिक उत्परिवर्तन द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है। संयोग से, कुछ उत्परिवर्ती आइसोबुटानॉल के प्रति अधिक सहिष्णु साबित हो सकते हैं जो संश्लेषण की समग्र उपज को बढ़ाएगा।[13]
क्लोस्ट्रिडिया
एन-ब्यूटेनॉल का उत्पादन ए.बी.ई. द्वारा बायोमास के किण्वन (जैव रसायन) द्वारा किया जा सकता है। क्लोस्ट्रीडियम एसिटोब्यूटाइलिकम, क्लॉस्ट्रिडियम बेजरिनकी का उपयोग करके प्रक्रिया करें। सी. एसिटोब्यूटाइलिकम का उपयोग एक बार स्टार्च से एसीटोन के उत्पादन के लिए किया जाता था। ब्यूटेनॉल किण्वन का एक उप-उत्पाद था (बुटानॉल से दोगुना उत्पादन किया गया था)। बायोबूटानॉल के लिए फीडस्टॉक इथेनॉल के लिए समान हैं: ऊर्जा फसलें जैसे चुकंदर, गन्ना, मक्का अनाज, गेहूं और कसावा, संभावित गैर-खाद्य ऊर्जा फसलें जैसे