近几十年来，科学家们一直在寻求解决方案，以提高可再生资源生物燃料的可持续生产。巴西研究人员于五月底宣布了该领域的最新进展，可以促进航空和海运可持续生物燃料的生产。

该项目首席研究员兼巴西生物可再生能源国家实验室负责人LetíciaZanphorlin表示：“经过三年半的研究，我们发现了一种酶，可以替代热化学路线中用于生产航空生物煤油的传统催化剂。”LNBR)位于巴西国家能源和材料研究中心(CNPEM)。

CNPEM小组发现的酶是OleTPRN，一种产生多不饱和烯烃的脱羧酶，属于细胞色素P450超家族。

这种源自Rothianasimurium细菌的金属酶有望成为开发新型生物技术路线的关键，以不同原料生产航空用可再生碳氢化合物，例如来自大豆、金刚鹦鹉棕榈(Acrocomiaaculeata)或玉米的含油生物质等，以及来自甘蔗渣或秸秆的木质纤维素生物质以及造纸工业。

“与传统或化学催化剂相比，新型酶以高产率对脂肪酸进行脱羧(破坏碳碳键并去除羧基)，并且对不同大小和类型的碳链具有选择性。它促进脱氧，这是其中之一生产SAF(可持续航空燃料)最棘手的流程，”Zanphorlin解释道。

她补充说，氧气会损坏飞机部件和发动机，这有助于理解为什么巴西已经大规模生产的生物燃料(例如乙醇和生物柴油)没有在航空中使用，并解释了对新型生物催化剂的需求。一般来说，用于航空燃料生产的传统催化剂涉及金属，例如钴、铂、镍或钯。

“为了产生脱氧反应，这些金属催化剂必须在恶劣的条件下使用，特别是高温高压，并且可能对环境有害，产生技术浪费并导致经济损失，”她说。

有关该研究的文章发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

研究人员表示，酶充当生物催化剂，加速自然界中生物体的化学反应。在这项研究中，酶一步将脂肪酸转化为烯烃(烯烃)，这是一种碳氢化合物，也是一种重要的化学中间体。

脂肪酸是脂质的重要组成部分，脂质是一类有机化合物，包括各种脂肪和油。脂质存在于植物、动物和微生物中。

酶作用分子机制的发现和阐明是多学科方法的成果。科学家们利用生物信息学工具和微生物基因组数据，在公共数据库中搜索具有特定特性和功能的酶。

使用同步加速器光在原子水平上分析候选酶，同步加速器光是一种高通量高亮度电磁辐射，涵盖从红外线到紫外线到X射线的大部分光谱。当加速到接近光速的带电粒子束被磁场偏转时，就会产生同步加速器光。当应用于蛋白质晶体时，它会引起电子衍射并允许阐明其三维结构。

赞弗林说：“我们评估了酶原子结构中每个氨基酸的位置，并绘制了其与脂肪酸的分子间相互作用。”他指出，这向他们展示了这一发现的所有可能应用。

在进行这项实验室调查的同时，CNPEM的其他团队还进行了专利申请以及生物途径的技术、经济和环境分析，其结果将很快公布。

“该酶已于2021年申请专利。CNPEM的主要优势之一是我们可以开发技术解决方案、实施试点项目、将其提升至工业规模，并进行所需的技术、经济和环境评估。在创新开发过程中发现任何潜在的改进，”Zanphorlin说。

使用这种酶生产航空生物燃料具有令人兴奋的可能性。“巴西目前从甘蔗中产生了约1.5亿吨木质纤维素废物(以干物质计)。这一数字可以在不产生不利环境影响的情况下增加，”她说。

为了实施该技术，需要对生物燃料生产设施进行改造，但化石燃料使用的分配基础设施可以由可再生能源共享，作为“直接”燃料——石油衍生碳氢化合物的替代品，不需要对发动机进行改造，燃料系统或分配网络。

研究人员对几个工业领域的应用持乐观态度。“这种酶的多功能性使其适用于不同的领域。烯烃是通过酶反应产生的，是当今化学工业生产的约三分之二产品的基础，特别是聚合物和塑料。它们也是必不可少的到食品、化妆品、制药和运输行业，”Zanphorlin说。

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