Før bioetanol kan bli en dominerende del av klodens energiforbruk, må finne ut hvordan de bruker restprodukter som råstoff, ikke matvarer. (Foto: Microstock)
Slik får vi billig bioetanol
Forskere har funnet opp en ny teknikk som kan gjøre det lettere å utvinne andregenerasjons bioetanol.
Fakta
Ved produksjon av bioetanol må plantene brytes ned så kraftig at bakterier kan gjøre dem om til bioetanol. Bakteriene kan ikke bryte ned de lange sukkerkjedene, som for eksempel cellulose. De må først skjæres i mindre biter.
Forskere har lenge drømt om at alt fra biler til kraftverk kan bli drevet av bærekraftig bioetanol fra avlinger som hvete og mais. Og det er de spiselige delene av plantene det er enklest å bruke.
Problemet er at det er uetisk å bruke maten til bensin når en stor del av verdens befolkning sulter.
Det er derfor ønskelig å kunne nyttiggjøre seg av de ikke-spiselige delene av plantene isteden, og mange forskere prøver å få dette til på en økonomisk god måte. En internasjonal forskergruppe vil endre strukturen i plantenes cellevegger.
– I dag må man bruke dyre enzymer eller koke planterestene i syre i flere timer. Hvis vi, ved hjelp av genteknologi, kan endre på strukturen i plantenes cellevegger, kan den prosessen bli mye billigere, forteller Jonatan Ulrik Fangel, som er postdoktor ved Københavns Universitet.
De nye resultatene er nettopp publisert i tidsskriftet PNAS.
Muterte gressfrø
Ideen om designerplanter til produksjon av bioetanol er ikke ny.
Forskere har tidligere forsøkt å finne ut hvilke gener det er som bestemmer strukturen i gresstrå.
De har forsøkt å endre disse genene for å se om det hadde en effekt. Det har imidlertid ikke ført til noe gjennombrudd.
I det nye forskningsprosjektet har forskerne valgt å snu på prosessen. De har mutert mange tusen gressfrø fra arten Brachypodium distachyon og deretter lett etter strå med de ønskede egenskapene.
– Det er en ny måte å gjøre ting på. Vi sikrer oss at stråene har de ønskede kvalitetene før vi bruker tid på dem, sier Jonatan Ulrik Fangel.
20 prosent lettere å bryte ned
I alt muterte forskerne mer enn 2400 gressfrø. Noen strå vokste aldri frem, mens andre så helt normale ut.
Senere analyserte forskerne de som så normale ut. Det gjorde de ved å tilsette en bestemt enzymcocktail.
– På den måten kunne vi identifisere tolv forskjellige varianter som var opptil 20 prosent lettere å bryte ned, men som fortsatt så helt normale ut, sier Fangel.
Gener hadde blitt endret
Disse tolv variantene undersøkte forskerne nærmere. Forskerne så blant annet på sammensetningen av stoffene cellulose og lignin, og de så på genetiske endringer.
Mutasjonene påvirket mengdene av plantestrukturstoffene cellulose, hemicellulose og lignin.
Forskerne fant også ut at en genetisk endring i genet Bradi2g01480 ser ut til å ha en stor effekt. Denne mutasjonen kan forhåpentligvis etterlignes i hvete, bygg, rug og ris.
Det neste skrittet i forskningen blir ifølge Jonatan Ulrik Fangel å finne flere gener som har de riktige egenskapene. Målet er å designe kornplanter som ser normale ut, men som samtidig passer til produksjon av bioetanol.
Kollega har samme mål
Søren Kjærsgaard Rasmussen er professor ved Københavns Universitet. Han har ikke deltatt i den nye studien, men han arbeider på prosjekter som har samme mål. Kjærsgaard er ikke overrasket over de positive resultatene.
– Dette ligner på det vi arbeider med. Det gjør at man kan finne planter det er enklere å gjøre om til bioetanol, sier Rasmussen.
Rasmussen mener imidlertid at man ikke nødvendigvis må bruke muterte plantefrø.
– Jeg tror man kan finne mange av disse egenskapene i de kornvariantene vi har i dag. Her finnes det masse variasjon man kan foredle. Man kan spare seg masse bryderi hvis man bruker de variasjonene som allerede finnes, sier Rasmussen.
Referanse:
Poppy E. Marriotta m. fl.: Range of cell-wall alterations enhance saccharification in Brachypodium distachyon mutants, PNAS, doi: 10.1073/pnas.1414020111 (Sammendrag)
© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.
