طوّر الباحثون، من قسم الهندسة الكيميائية في ولاية بينسلفانيا، تدفّق عمل مؤلّف من خطوتين لتحسين شبكات الاستقلاب من أجل إنتاج الوقود العضوي والمنتجات الكيميائية.
وتهدف هذه العملية الحسابية التي تسمى “optStoic” إلى توفير تصاميم خلّاقة تقوم بتحويل ركائز الكربون من مصادر متجددة كالغلوكوز والغليسيرول، والغازات كالميثان وأُحادي أوكسيد الكربون وثنائي أوكسيد الكربون، إلى منتجات كيميائية قيّمة ووقود عضوي. وتقوم العملية بجمع المسارات البيولوجية الموجودة بطرق لم يُفَكَّر بها من قبل.
وقال كوستاس ماراناس Costas Maranas ودونالد بروتن Donald Broughton، الأساتذة في الهندسة الكيميائية: “الفكرة المفتاحية هنا هي ليس التركيز مبكرًا على أية تركيبة معيّنة من الركائز أو المنتوجات، بل بدلًا من ذلك، يجب أولًا تحديد الاستراتيجية الأفضل، مع الأخذ بعين الاعتبار أنه يجب على الركائز والمنتوجات الممكنة المتوفرة ألا تخل بأية توازنات كتلية، طاقية، او حرارية”.
وقد تم تطوير العملية الحسابية من قِبَل ماراناس وأنوبام شاودهوري Anupam Chowdhury (طالب هندسة كيميائية متخرّج من مختبر الأستاذ ماراناس لتحسين الأنظمة البيولوجية والكيماوية).
وقال شاودهوري: “يمكنك اعتبار الخطوة الأولى ‘كإنشاء ميزانية عامّة’ تقوم بإخبارك بما يجب عليك استهلاكه وإنتاجه لتحقيق أكبر قدر ممكن من الكفاءة. الخطوة التالية تقوم ببساطة بملئ خطوات التحويل الكيميائي المفقودة، والتي تربط المتفاعلات بالمنتوجات للوصول إلى تصميم مساري كامل”.
وكان قد تم تصميم القاعدة الحسابية في جامعة ولاية بينسلفانيا بتمويل من مكتب العلوم في وزارة الطاقة بالإضافة لمركز الكيماويات العضوية المتجددة CBiRC في جامعة ولاية أيوا، والتابع للمؤسسة الوطنية للعلوم. و يُؤمَل من أن CBiRC وباحثون أخرون سيستخدمون optStoic لإيجاد طرق مُبتَكَرة لتحويل مصادر الكربون المتوفرة بكفاءة إلى منتجات قيّمة.
ويُذكَر أن النموذج الحسابي ذو الخطوتين تم إدراجه هذا الشهر في مجلة مجموعة النشر الطبيعي ‘Scientific Report’.
