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Bakterien, die Zucker in synthetisches Öl umwandeln

25.11.2021

Amerikanische Biochemiker haben einen Stamm von E. coli geschaffen, der Biokraftstoffe aus verschiedenen Zuckern als Rohstoffe herstellen kann.

„Wir haben einen zweistufigen biochemischen Prozess geschaffen, bei dem Glukose unter Verwendung von lebenden und nicht lebenden Katalysatoren direkt in ungesättigte Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden kann. Die Biokraftstoffproduktion auf diese Weise wird die Menschheit der Schaffung einer vollwertigen grünen Energie näher bringen“, sagte Wang Zhen, Associate Professor an der University at Buffalo und einer der Autoren der Studie.

In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler mehrere Methoden entwickelt, um pflanzliche Biomasse in Kraftstoff umzuwandeln. Die Herstellung erfolgt in der Regel in mehreren Stufen unter Beteiligung von Pilzen und verschiedenen Bakterienarten. Diese Kraftstoffe können verwendet werden, sind jedoch recht teuer in der Herstellung und hinsichtlich der Energieintensität dem Benzin unterlegen.

Wang Zhen und ihre Kollegen schlugen vor, dieses Problem mit Hilfe von Bakterien zu lösen, die pflanzliche Rohstoffe und die darin enthaltenen Zucker direkt in ein Gemisch aus ungesättigten Kohlenwasserstoffen umwandeln können, die in Zusammensetzung und Eigenschaften Benzin, Dieselkraftstoff und anderem Erdöl ähneln Produkte.

Dazu haben Wissenschaftler in das Genom des gewöhnlichen E. coli vier Gene mit „Anweisungen“ für die Produktion von Enzymen eingebaut, die Glukose und andere Zucker nach und nach in Fettsäuren umwandeln. Spezialisten wählten diese Proteine so aus, dass sie die Arbeit aller anderen Zellsysteme, die mit der Synthese von Fetten verbunden sind, nicht stören und das Leben von Mikroben nicht bedrohen.

Alle diese Enzyme wurden aus dem Genom anderer Bakterien entlehnt, insbesondere der pathogenen Mikrobe Treponema denticola, die mit der Entstehung von Parodontitis in Verbindung gebracht wird. Biochemiker passten diese Proteine an, um miteinander zu arbeiten, und testeten dann, ob die von ihnen geschaffenen E. coli Zucker in ein Analogon von Benzin und anderen Erdölprodukten verwandeln könnten.

Experimente haben gezeigt, dass für seine Herstellung eine weitere Komponente benötigt wird - ein Katalysator auf Basis von Nioboxid. Es wandelt Fettsäuren in ungesättigte Kohlenwasserstoffe um. In Kombination mit Mikroben kann dieser Katalysator etwa 8 % der anfänglichen Glucosemasse in ein biologisches Analogon von Öl umwandeln.

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

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Mobileye EyeQ4 Single-Chip-System für teilautonome Fahrzeuge 16.03.2015

Mobileye, das auf die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen mit Kameras spezialisiert ist, stellte die vierte Generation verwandter Single-Chip-Systeme vor - EyeQ4.

EyeQ4 vereint 15 Jahre Erfahrung in der Entwicklung spezialisierter Bildverarbeitungskerne. Insgesamt umfasst die EyeQ4-Konfiguration 14 Rechenkerne, von denen 10 spezialisierte Vektorbeschleuniger für die Verarbeitung visueller Informationen sind.
Mobileye EyeQ4 Single-Chip-System

Jeder der vier EyeQ4-Prozessorkerne kann vier Befehlsströme ausführen. Sie werden von sechs VMP-Blöcken (Vector Microcode Processor) begleitet, die bereits in den Modellen EyeQ2 und EyeQ3 getestet wurden. EyeQ4 wird neue Hardwarebeschleuniger haben – Multithreaded Processing Cluster (MPC) und Programmable Macro Array (PMA) – zwei von jedem Typ.

In Bezug auf Vielseitigkeit ist MPC GPUs und OpenCL-Boostern überlegen, und in Bezug auf Effizienz ist es CPU überlegen. Wie beim PMA zeichnen sich diese Blöcke durch eine hohe Rechendichte aus, die sich an reine Hardwarebeschleuniger annähert, traditionelle digitale Signalprozessoren deutlich übertrifft, aber die Fähigkeit zur Programmierung behält. Alle EyeQ4-Kerne sind vollständig programmierbar, sodass Sie beliebige Algorithmen implementieren können, und durch die Verwendung des am besten geeigneten Kerns für jede spezifische Aufgabe können Sie eine hohe Leistung erzielen. Wenn Sie versuchen, die Fähigkeiten des Prozessors numerisch auszudrücken - seine Leistung übersteigt 2,5 TFLOPS bei einer Leistungsaufnahme von 3 Watt.

Technische Muster von EyeQ4 werden im vierten Quartal 2015 erwartet. Die erste vollständige Testsuite, einschließlich Anwendungen für aktive Sicherheit und Umweltsimulation (unter Verwendung von acht Kameras), sollte im zweiten Quartal 2016 fertig sein, und das Unternehmen erwartet, die Serienversion Anfang 2018 herauszubringen.

EyeQ4-Kunden sind bereits interessiert. Laut Mobileye plant ein großer europäischer Hersteller, den neuen Prozessor ab 2018 in seinen Produkten einzusetzen. Der EyeQ4-Prozessor wird Teil eines erweiterbaren Systems mit Kameras sein. In der Basiskonfiguration verfügt das System über Kameras mit einem Objektiv zur Kollisionsvermeidung, während die Top-Konfiguration Kameras mit drei Objektiven umfasst, um halbautonomes Fahren zu ermöglichen. Wichtig ist, dass EyeQ4 die Verwendung von Radar- und Laserscannern mit Kameras unterstützt.

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