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被Ginkgo系公司收购,这家初创利用工程微生物处理工业废物,预计明年进行实地测试

被Ginkgo系公司收购,这家初创利用工程微生物处理工业废物,预计明年进行实地测试 生辉SynBio
2021-06-23
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导读:多方合作改造源自尾矿池的微生物,处理采矿废物。

30 年前美国环保动画《地球超人》里曾出现了利用基因工程微生物清除漏油的场景,而现在合成生物学技术正在将动画变成现实。

(来源:《地球超人》剧照)

不列颠哥伦比亚大学化学、生物和生物医学工程副教授 Vikramaditya G. Yadav,近日分享了他关于利用工程微生物处理采矿废弃物的观点。

需要提到的是,除了担任高校教授以外,Yadav 同时也是 Metabolik Technologies(以下简称 “Metabolik”)的创始人。Metabolik 公司开发了一种高效且可扩展的生物修复技术,并提供一种低能耗、低成本和可持续的商业化解决方案,使微生物能够降解环境中难以处理的化合物,尤其在石油工业废水环烷酸的降解方面优势明显。

今年 3 月,Metabolik 被 Ginkgo Bioworks 孵化成立的 Allonnia 收购。

图 | Vikramaditya G. Yadav 教授(来源:The Chemical Institute of Canada)

除了创办 Metabolik 以外,Yadav 还是 Arq Metal Mining Solutions(以下简称 “ArqMetal”)的首席技术官,这家公司同样致力于工业废弃物的回收再利用。

猖獗的工业化带来的环境问题正在被广泛关注。

加拿大为例,这个世界第三大原油储存国的油砂尾矿库问题持续了几十年。“挖掘” 这种油会消耗将近 3 倍的水,留下的是水、固体和有机污染物。油砂业务已进入第七个十年,超过一万亿升的废水现在存放在尾矿池中。

“最近几十年,一个由工程师、科学家、活动家和企业家组成、并快速壮大的群体,通过模糊物理、生物和数字科学之间的界限,正在环境修复方面取得明显的成果。”

“我们自称为合成生物学家。”Yadav 说。


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如何定义合成生物学?


“合成生物学的基本前提既简单又优雅:自然界以最清洁、最有效的方式合成、分解和回收分子,而完成这些任务所需的独特指令都可以在 DNA 中找到”,Yadav 给出了合成生物学的快速指南。

他认为合成生物学家研究自然系统是为了理解这些过程,然后使用实验室合成的 DNA 对它们进行重编程,以便更有效地执行新任务。


合成生物学可以改进酶、细胞和细胞群,并将其应用于诸多领域,例如用作传感器、分解碳氢化合物、吸附分离二氧化碳和甲烷以及分解其它 “永久化学品”,如土壤和水中的全氟和多氟烷基物质 (PFAS)。
 
要特别指出的是,合成生物学在环境修复领域的应用并不是实验室的一次性研究,而是已经在实际问题中,甚至在世界上一些最大的环境问题挑战中获得了一些成功。
 
环境问题迫切,需要采取紧急行动,值得欣慰的是,合成生物学技术的发展,可能为一些大的环境问题提供了解决方案。


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明年初实地测试


采矿既浪费又不可持续,该行业迫切需要有效的解决方案来处理大量废物。

举例来说,电动汽车的广泛使用可以将运输部门的碳排放量减少近 50%,但一辆电动汽车的制造会产生 25 万公斤的采矿废物和 15 万升被称为酸性岩排水的剧毒液体,对河流、溪流和水生栖息地的潜在破坏巨大,对环境构成了重大威胁。

存放废物的尾矿池含有环烷酸馏分化合物 (NAFC) 和多环芳烃 (PAH) 之类的有机化合物,对水生生物和人类的健康有害,并且很难从水中消除。
 
令人惊奇的是,尾矿池中同样也充满了微生物,这些微生物不仅能生存,而且能在受污染的水中茁壮成长,它们可以摄取和代谢水中的有毒化合物,尽管速度十分缓慢。
 
不列颠哥伦比亚大学和 Allonnia 的团队分离并研究了这些独特生物的基因组学,并与 Ginkgo 合作,对微生物进行基因编辑,以增加其对有毒化合物的摄取和代谢能力。
 
团队将于 2022 年初在尾矿池实地测试工程微生物处理系统,对微生物和反应器进行调整,计算效率和成本,同时评估其风险,包括微生物可能对生态系统造成的潜在损害,以及监管机构和股东是否愿意在环境中部署工程微生物。

图丨矿场的尾矿池(来源:Shutterstock)

该团队还包括油砂运营商、工程设计公司、合同制造公司和监管专家,他们能够利用每个合作伙伴的优势来减少开发解决方案的时间、费用和不确定性。由于方法的独创性和新的合作模式,这一合成生物学家小组取得了成功。
 
Yadav 参与的另一家公司 ArqMetal 也正在开发微生物解决方案,以彻底消除尾矿池。

参考资料:
  • https://ca.news.yahoo.com/engineered-bacteria-could-clean-oilsands-164256722.html

  • https://www.prnewswire.com/news-releases/allonnia-announces-evok-innovations-as-strategic-investor-raises-additional-20m-to-develop-and-scale-transformational-waste-management-technologies-301249025.html

  • https://theconversation.com/how-engineered-bacteria-could-clean-up-oilsands-pollution-and-mining-waste-160230


编译:沈奇杨

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