Создание растений для производства топлива

Например, “Сингента” надеется в 2008 г. начать продажу генетически модифицированной кукурузы, которую легче переделывать на этанол. Каждое зерно этой кукурузы будет содержать энзим, который нужно было бы добавлять на спиртзаводе.
В сентябре 2006 года “Дюпон” и “Бунге” объявили, что их совместное предприятие из улучшения пищевой сои тоже начинает работы с генетической модификации сои для производства биодизеля для других промышленных целей.
Калифорнийская компания из генетики растений “Серес” уже работает над превращением прутоподобного проса (Panicum virgatum) в энергетическое растение.
“Оклахома могла бы стать членом ОПЕК, если бы всю ее пашню засеять прутоподобним просом”, — сказал Ричард Хемилтон, директор компании “Серес”.
Создание энергетических растений могло бы посодействовать новому применению генной инженерии (она годами занималась созданием растений, стойких против насекомых и пестицидов) для изменения фундаментальной структуры растений. Одной из целей, например, есть уменьшение содержания лигнина — вещества, которое предоставляет растениям твердость, но она мешает превращению клетчатки растений на этанол.
Такие перспективы начинают пугать некоторых защитников природы, которые обеспокоены тем, что генетически измененные растения могут перекрестно опылять дикие растения, что повлечет свержение целых лесов через нехватку лигнина. А некоторых людей смущает сама мысль о модификации кукурузы для удовлетворения прихотей нации, что помешалась на автомобилях.
“Я не считаю, что люди желают дополнительных энзимов в еде, чем культуры переделывались в энергоносители”, — отметила Маргарет Меллон, директор продовольственной и природоохранной программы Союза обеспокоенных ученых.
Но сторонники создания энергетических культур утверждают, что риски являются незначительными против зависимости от импорта нефти. В некоторых исследованиях также было отмечено, что использование этанола могло бы помочь в борьбе с глобальным потеплением, поскольку культуры, из которых будут производить этанол, поглощают двуокись углерода.
До этого времени наибольшее внимание к биоэнергии сосредоточивалось на улучшении химических процессов превращения зерна на спирт. Но эксперты говорят, что для того, чтобы биотоплива начали вытеснять нефтепродукты, растения следует тоже улучшить, чтобы получать из гектара больше энергии. Кроме того, нужно, кроме кукурузы, создать новые сельскохозяйственные ресурсы. Согласно с отчетом Министерства энергетики, даже если весь урожай кукурузы в США переделать на этанол, он заменит лишь 15% потребления нефтепродуктов.
“Половина улучшения на протяжении следующих 10–15 лет будет связана с улучшением кормовых культур”, — говорит Джеральд Тускан, эксперт министерства, имея в виду культуры, которые переделывают на спирт.
Некоторые виды работ необояательно будут связаны с генетической инженерией. Показательно, что компания “Монсанто”, лидер в биотехнологии растений, считает, что ее исследования биотоплив будут сосредоточены на традиционной селекции, которая требует меньше времени.
“Монсанто” испытала свои имеющиеся сорта кукурузы, чтобы выяснить, какие из них наилучше пригодные для производства этанола. То же делает и компания “Пионер Хай-Бред Інтернешнл” (дочерняя компания “Дюпон”, которая является конкурентом “Монсанто” в семеноводстве кукурузы).
Компании утверждают, что целевые сорта с повышенным содержанием способного к брожению крахмала могут увеличивать выход этанола на 2–5%, если сравнить с другими сортами кукурузы. А некоторые спиртозаводы начинают просить определенные виды кукурузы или платить премии за них.
Однако некоторые спиртозаводы заявляют, что им безразлично, какую кукурузу они получают. “Спиртозаводы настолько конкурируют за кукурузу, что готовы употребить все, что им предлагают”, — говорит Дейвид Нельсон, председатель Ассоциации переработчиков зерна Среднего Запада, который является владельцем спиртозавода в г. Лакота, штат Айова.
По мнению Вильяма Нибур, вице-президента департамента генетических исследований и разработок компании “Дюпон”, спрос на этанол будет требовать все больше лцчшей кукурузы. “Спрос на зерно такой кукурузы будет настолько большим, что это приведет к изменению способов ее выращивания”, — отметил он. Вместо использования севооборотов с другими культурами, фермеры будут сеять кукурузу по кукурузе, что может истощить почву и создать благоприятные условия для развития вредителей и болезней.
Немало свойств, которыми должна быть наделена энергетическая кукуруза — высокая урожайность, стойкость против болезней, вредителей и засухи, — желательно было бы иметь в пищевой и фуражной кукурузе. Хотя для кукурузы с энзимами компании “Сингента”, которая предназначена специально для производства энергии, это, может, и не обязательно.
В целом, энзим, известный як амилаза, производится с помощью бактерий. Производители этанола добавляют энзим к кукурузе для разложения крахмала на сахар, который ферментуеться в этанол. Для того чтобы кукуруза производила собственную амилазу, “Сингента” вставила ген, заимствованный из микроба под названием “archaea”, который “водится” вблизи горячих источников на дне океана.
Ген — фактически композит трех амилазных генов — был разработан при участии калифорнийской компании “Дайверса”, что специализируется на нахождении химических веществ в организмах, которые населяют экстремальные среды. “Дайверса” утверждает, что, поскольку энзим получен из теплолюбивого микроба, спиртозаводы могут работать с высшими температурами и кислотностью технологического режима, что будет иметь повышение к.п.д.
Однако некоторые специалисты спиртной отрасли сомневаются в целесообразности иметь энзим в самой кукурузе, если такую же амилазу можно приобрести в компании “Дайверса”.
 Хотя кукуруза компании “Сингента” предназначена для промышленного использования в США, без сомнения, какая-то ее часть попадет в кукурузу, предназначенную для пищевых или кормовых целей, включая экспорт, через перекрестное опыление или смешивание семян. Именно это произошло в 2000 году с кукурузой Старлинк компании “Авентис”, которую было зарегистрировано только для использования в кормах, а затем ее обнаружили в продовольствии. Пришлось отзывать продукцию и остановить экспорт.
Чтобы предотвратить такое развитие событий, “Сингента” добивается разрешения на использование своей кукурузы для пищевых и кормовых целей не только в США, но и в Европе, Южной Африке и других странах. “Сингента” утверждает, что энзим амилаза — безопасный, указывая на то, что он есть в слюне. Однако Билл Фриз из Центра безопасности продовольствия группы адвокатов в Вашингтоне, которые выступают против биотехнологических культур, убежден, что эту специфическую амилазу получили из малоизученного экзотичного микроба, а некоторые виды амилазы могут вызывать аллергию.
Министерство сельского хозяйства США попросило “Сингенту” предоставить больше информации об использовании амилазы.
Невзирая на работы с кукурузой, некоторые эксперты указывают на то, что сам собой крахмал не обеспечит достаточного количества этанола. Новым направлением исследований является получение этанола из клетчатки — волокнистого материала, из которого состоят все растения. Клетчатка состоит из комплекса углеводородов, которые можно разложить с помощью энзимов на сахара для последующей ферментации в этанол.
Хотя часть клетчатки для биотоплив можно производить из остатков растений, таких как стебель кукурузы, вероятно, будет существовать потребность в других культурах, которые будут выращивать специально для производства энергии. В частности, многолетние растения, например, травы, которые меньше нуждаются в орошении и удобрениях, против кукурузы, которую нужно сеять ежегодно.
Вот почему компания “Серес” — частный поставщик генетических технологий для компании “Монсанто” — видит будущее за прутоподобним просом (Panicum virgatum). Теплицы компании заполнены разновидностями высоких, неуклюжих травяных растений, некоторые из них получили с помощью традиционной селекции, а некоторые — генной инженерии.
Травы должны быть высокоурожайными, противостоять засухам или легко раскладываться в технологическом процессе производства этанола.
Компания “Серес”, что базируется в г. Таусенд Оукс, шт. Калифорния, не работает с “Монсанто” над изучением прутоподобного проса, а сотрудничает с Нобелевским фондом Семюела Роберта в г. Ардмор, шт. Оклахома, — ведущим исследовательским институтом фуражных трав. Партнеры уже тестируют сорта этой культуры, которые получили с помощью обычной селекции. Урожайность такого прутоподобного проса составляет 20–23 т/га сравнительно с 12 т/га обычного.
Компания “Мендель Байотекнолоджи”, г. Хейуорд, шт. Калифорния, исследует мискантус — многолетнюю траву родом из Китая. Компания заверяет, что урожайность мискантусу может составлять свыше 50 т/га ежегодно. “Никакого сева, орошения, удобрений”, — говорит директор компании Крис Сомервилль, директор отделения биологии растений Института Карнеги, профессор Стенфордского университета. — Вам нужно лишь ежегодно косить траву на протяжении 10 лет”.
Другим “кандидатом в источник клетчатки” является тополь — первое дерево, геном которого было недавно полностью раскрыто.
Сначала высокоурожайные источники клетчатки могут быть получены с помощью традиционной селекции, говорят эксперты. Но позже может возникнуть потребность в использовании генной инженерии. Это увеличивает обеспокоенность, поскольку травы и деревья дольше живут и распространяются значительно легче, чем модифицированные растения, такие как кукуруза и соя.
И все же, энергетические культуры могут прислужиться отрасли для того, чтобы она смогла показать себя обществу во всей своей красоте. “В конечном итоге, — пишет журнал “Нейчур байотекнолоджи”, — тяжело противостоять технологии, которая поможет спасти планету”.

Эндрю Поллак
“Нью-Йорк Таймс”