LS9, Inc

Вводный раздел этой статьи может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать основные моменты . Пожалуйста, рассмотрите возможность расширения вводного раздела, чтобы предоставить доступный обзор всех важных аспектов статьи. ( Март 2021 г. )

LS-9 Inc была финансируемой венчурным капиталом компанией, сосредоточенной на производстве дизельного топлива из трансгенных организмов. Она была запущена в 2005 году, получила $81 млн инвестиций и в 2013 году была продана Renewable Energy Group за $40 млн наличными и акциями, а также за $21,5 млн, если будут достигнуты технологические и производственные цели. ^[1]

Life Sustain 9-Billion использует одношаговый консолидированный метод для разработки биотоплива, используя микробный метаболизм. Их технология позволяет выбирать длину углеродной цепи, разветвление, насыщенность и химическую функциональность каждого продукта. ^{[ требуется ссылка ]} Микробные катализаторы LS9 выполняют все химические преобразования в одношаговой ферментации и производят несмешивающийся продукт, который естественным образом выделяется из клетки. Центрифугирование или простое отстаивание извлекают конечный продукт из ферментационной среды. Дистилляция не требуется, что делает процесс очень экономичным и энергоэффективным. Этот процесс отличает их от конкурентов. Их платформа заключается в том, чтобы иметь возможность разрабатывать микробный катализатор для производства очищенного желаемого соединения в одношаговой конверсии, а затем использовать то же оборудование для производства другого продукта с другим катализатором. ^[2]

LS9 использует сахарный тростник, кукурузный сироп, сироп сладкого сорго, патоку, глицерин и гидролизат биомассы в качестве потенциального сырья для производства топлива. Они получают это сырье через многочисленные партнерства в разных странах, включая США, Бразилию, Австралию и Индию. Их катализаторы позволяют им усваивать как пентозные, так и гексозные сахара. Возможность использовать несколько видов сырья обеспечивает стратегические преимущества, включая возможность менять сырье в зависимости от экономики и доступности, возможность масштабирования в различных географических регионах, местное сырье и возможность избегать конкуренции с продуктами питания.

У LS9 широкий ассортимент продукции, которая полностью основана на их специализированном семействе эфирных продуктов, которое сочетает жирную кислоту (C8-C18) с серией спиртов (C1-C14). В настоящее время они добавляются в ферментационный сосуд, но в конечном итоге будут производиться на месте. Модификации их бактериальных ферментеров позволят изменять длину цепи, точки разветвления и насыщенность/ненасыщенность. В настоящее время их продукция включает LS Diesel (изготовленный из метиловых или этиловых эфиров жирных кислот (FAME/FAEE) или алканов), LS Kerosene (изготовленный из FAME с короткой цепью) и реактивное топливо LS. В будущем они планируют разрабатывать длинноцепочечные молекулы для рынков средств личной гигиены, а также амины/амиды для сельскохозяйственных химикатов и клеев. В целом, их цель — создать семейство топливных продуктов, ориентированных на очень большой рынок дизельного топлива. Одним из конкретных продуктов в этом направлении является их UltraClean Diesel ^[3].

Одним из ведущих продуктов LS9 является UltraClean Diesel. Этот дизельный продукт предлагает многочисленные преимущества по сравнению как с обычным дизельным топливом, так и с традиционным биодизелем. Дизель LS9 превосходит конкурентов по многим различным аспектам, включая цетановое число, содержание серы, содержание ароматических соединений, температуру помутнения и окислительную стабильность. В 2010 году LS9 UltraClean Diesel получил статус официально зарегистрированного топлива от Агентства по охране окружающей среды США (EPA). Это топливо способствует сокращению углеродного следа на 85% по сравнению с другими видами топлива. Как зарегистрированное топливо, UltraClean Diesel от LS9 может продаваться в коммерческих целях в Соединенных Штатах. ^[4]

Цетановое число топлива является мерой качества сгорания дизельного топлива во время воспламенения от сжатия. Топливо с более высоким цетановым числом имеет более короткие задержки воспламенения, что обеспечивает больше времени для завершения процесса сгорания топлива. Обычно дизельные двигатели хорошо работают с цетановым числом от 40 до 55, тогда как LS9 UltraClean имеет цетановое число 70. В Северной Америке большинство штатов принимают ASTM D975 в качестве своего стандарта дизельного топлива, и минимальное цетановое число установлено на уровне 40, с типичными значениями в диапазоне 42-45. В Европе с минимальным цетановым индексом 46 и минимальным цетановым числом 51. Высококачественное дизельное топливо может иметь цетановое число до 60

Сера является основным источником парникового газа гексафторида серы (SF6 ₎ , мощного парникового газа, который, по оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата , имеет потенциал глобального потепления в 22 800 раз больше, чем у углекислого газа, если сравнивать за 100-летний период ^[5]. Гексафторид серы также чрезвычайно долгоживущ из-за своей инертности в тропосфере и стратосфере, и имеет предполагаемое время жизни в атмосфере 800–3200 лет. ^[6] В связи с этими фактами очень выгодно содержать низкий уровень серы в топливе. Дизельное топливо LS9 содержит чуть более половины (8 против 15) серы

Ароматические соединения в топливе способствуют образованию сажи. Поэтому они были предметом исследований и ограничений. Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (CARB) и ЕС будут иметь ограничения в размере 10% ^[7] и 14% ^[8] соответственно, в то время как федеральные спецификации США ограничивают ароматические соединения до 35% ^[9]. Образование сажи играет важную роль в смоге и экологических проблемах, что привело к введению этих ограничений. Было показано, что дизельное топливо LS9 UltraClean не содержит ароматических соединений, тогда как дизельное топливо из ископаемого топлива содержит приблизительно 10% по объему ароматических соединений.

Температура помутнения топлива — это температура, при которой твердые частицы, растворенные в нем, выпадают в осадок, придавая топливу мутный вид. Когда температура топлива ниже точки помутнения, в топливе образуются воски или биовоски, которые засоряют топливные фильтры и форсунки. Чем ниже точка помутнения, тем более низким температурам можно подвергать топливо, не опасаясь образования воска. Из представленных на фото альтернатив биодизелю биодизель LS9 имеет самую низкую температуру помутнения, что увеличивает его использование в холодном климате.

Одной из основных технических проблем, с которой сталкивается биодизель, является его подверженность окислению под воздействием кислорода окружающего воздуха. Это становится серьезной проблемой при хранении в течение длительного периода времени. Эта восприимчивость обусловлена ​​содержанием в нем цепей ненасыщенных жирных кислот. Помимо присутствия воздуха, на процесс окисления биодизеля влияют различные другие факторы, включая присутствие света и повышенную температуру. ^[10] В то время как большинство коммерческих видов биотоплива стабильны только в течение 3–5 часов, биодизель LS9 стабилен более 6 часов при воздействии кислорода.

На сегодняшний день LS9 опубликовала 29 патентов, связанных с биотопливной промышленностью. Эти патенты охватывают процессы, описывающие получение альдегидов, карбоновых кислот, эфиров, алкенов, алкинов и производных жирных кислот. Важно отметить, что многие из опубликованных патентов основаны на предыдущих патентах и ​​демонстрируют постоянную приверженность LS9 биотопливной промышленности.

Особое значение для потенциала успеха LS9 может иметь разнообразие патентных публикаций. Эта концепция проиллюстрирована ниже с помощью систематического обзора наиболее важных патентов LS9, поскольку они относятся к основным компонентам производства биотоплива.

В соответствии с основными инициативами LS9 по использованию синтетических микроорганизмов для производства компонентов биотоплива, LS9 в течение ряда лет (2008–2013) продвигала патенты на конкретные ферменты, участвующие в синтезе и метаболизме жирных кислот. Это имеет особое значение, поскольку ферменты являются ключевыми регуляторами метаболических путей, и возможность успешного патентования такого фермента может оказаться чрезвычайно ценной для компании, заинтересованной в экономических интересах, возникающих в этой области исследований.

Один конкретный компонент, который LS9 успешно запатентовал, — это ключевой регулятор в инициации биосинтеза жирных кислот, известный как фосфопантетеинилтрансфераза (PPTase). Этот фермент отвечает за перенос 4`-фосфопантетеина (4`-PP) от кофермента A к консервативному остатку серина на ацилпереносящем белке (ACP), который отвечает за перемещение вокруг 4`-PP. Этот путь необходим для функционирования фермента синтазы жирных кислот (FAS) и позволяет LS9 в определенной степени монополизировать производство жирных кислот из микроорганизмов, поскольку компания запатентовала такой неотъемлемый компонент.

Другим интригующим аспектом этого патента является то, что для того, чтобы LS9 использовала его, они не могут продолжать использовать белки FAS, которые были запатентованы другими компаниями. Поэтому LS9 должна быть осторожна в том, как они используют этот патент. До сих пор никаких исков о конфликте интересов против этого патента не было подано.

Первоначальная патентная заявка содержала 43 компонента, которые LS9 стремилась охватить этим патентом. Из этих 43 компонентов 5 защищены этим патентом. Они включают использование белка с 80% гомологией с PPTase для целей генерации жирных кислот или альдегидов, культивирование клетки, экспрессирующей такую ​​PPTase, в условиях, допускающих производство жирных кислот или альдегидов, сверхэкспрессию PPTase в питательной среде, селективной для производства жирных кислот, а также описывают средства преодоления ингибирования PPTase, вызванного железом. Эти спецификации касаются условий предварительной обработки, детализирующих снижение ингибирования железом, присутствующего в микробах, используемых для этого исследования (см. выше).

Поданная в 2011 году заявка на патент была опубликована в соответствии с USPA под номером заявки 20130035513 7 февраля 2013 года под названием «Методы и композиции для улучшенного производства жирных альдегидов и жирных спиртов».

Этот патент основан на нескольких других патентах, поданных LS9, и образует плазмиду генной кассеты , которая может быть захвачена целевым микроорганизмом и использована для получения жирных кислот. Одним из основных компонентов этого патента является то, что целевой микроорганизм будет использовать ферментацию углеводов для прямого пути производства жирных эфиров без производства нежелательных побочных продуктов, таких как глицерин, характерных для обычного производства жирных эфиров. Чтобы достичь этого, путь и ферменты были спроектированы из pCLTFW.atfA1, pLoxPcat2, pCLTFWcat, placZ R6K1 и POpAm. До этого момента они не были интеллектуальной собственностью LS9. Однако после принятия этого патента, комбинация этих плазмид, конечный продукт, достигли отличия, достаточно значительного, чтобы оправдать выдачу патента на этот процесс.

В заявке не подразумеваются никакие юридические последствия. Ассортимент генов, закодированных на кассете, по-видимому, является уникальным кластером, созданным из нескольких организмов. На данный момент не существует никаких исков о конфликте интересов, поданных против этого патента.

Поданная 11 апреля 2010 года, эта заявка была опубликована в соответствии с USPA под номером заявки 20100257777 14 октября 2010 года под названием «Производство коммерческого биодизеля из генетически модифицированных организмов».

LS9 была компанией, очень востребованной инвесторами, как на корпоративном, так и на правительственном уровне. Многочисленные фирмы инвестировали в их компанию, осознав потенциал их одношагового процесса. BlackRock, инвестиционная фирма, пожертвовала 30 миллионов долларов, большая часть которых была использована в качестве стартового капитала. В 2011 году они были признаны Министерством энергетики США и получили 9 миллионов долларов для того, чтобы они улучшили свой интегрированный процесс преобразования сырья биомассы в ферментируемые сахара, а затем в дизельное топливо и другие виды топлива и химические продукты. В 2012 году, с открытием завода по тестированию продукции во Флориде, LS9 получила 4,5 миллиона долларов из фонда Florida Opportunity. Этот фонд ежегодно инвестирует миллионы долларов в чистую возобновляемую энергию в штате Флорида . ^[11]

Существует множество компаний по производству биотоплива, которые сталкиваются с жесткой проблемой сокращения капиталовложений, пытаясь при этом увеличить выход энергии, вырабатываемой их продуктами. Чтобы преодолеть эту проблему, LS9 использует микробные пути метаболизма жирных кислот во многих своих реакционных камерах для увеличения выхода углеводородов. Обоснование приверженности LS9 использованию микробных видов заключается в их устойчивой природе, которая прошла через множество селективных давлений, таким образом, имея потенциал для использования в условиях, необходимых для производства биотоплива. Именно эти свойства микробов и ведущие технологии в области секвенирования генома и синтетической биологии LS9 использовала для производства биотоплива, которое не страдает от многих экономических давлений, от которых страдают традиционные методы производства биотоплива в реакционных камерах. Они обсуждаются ниже.

Во многих современных попытках получения биотоплива процессы дифференциации и отделения желаемых компонентов от нежелательных приводят к потерям как чистого выхода энергии, так и капитальных потерь. В связи с этим компания LS9 разработала процесс, в котором в своих реакционных камерах, показанных выше, используются естественные свойства желаемых компонентов. Используя как состав растворителя, так и понимание того, что большинство желаемых компонентов в получении биотоплива обладают определенной степенью гидрофобности, компания LS9 спроектировала свои микробы для проведения реакций в водной фазе, которая имеет менее гидрофобный характер, а желаемые компоненты выделяются и всплывают наверх, образуя гидрофобную фазу. Эта фаза легко доступна для устройств сбора и требует мало энергии для сбора.

Из-за изолированной природы микробного метаболизма в клеточной культуре, где производятся компоненты биотоплива, нет необходимости повышать температуру, чтобы реакции проходили с заметной скоростью. Скорее, доступность субстрата и условия роста определяют скорость реакции желаемого компонента. Это имеет решающее значение, когда этот принцип сопоставляется с энергоемкими процессами большинства компаний по производству биотоплива.

• Домашняя страница компании в марте 2013 г.