Denne artikkelen er produsert og finansiert av NMBU - Norges miljø- og biovitenskapelige universitet - les mer.

Forskere bruker enzymer for å mer energi ut av norsk gran.
Forskere bruker enzymer for å mer energi ut av norsk gran.

Ny metode gjør grantre til biodrivstoff

Spesielle enzymer omdanner et grantre til biokjemikalier, bioplast eller flytende biodrivstoff som kan fylles på tanken.

En stor del av biomassen som finnes i Norge er vanskelig å omdanne til drivstoff og andre produkter. Derfor er det viktig å finne nye metoder.

– Det er et stort potensial som ennå ikke er tatt ut i produksjonen av biodrivstoff laget på lokale restråstoffer, sier Line Degn Hansen, doktorgradsstipendiat ved Norges Miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU).

Hun har nylig disputert med en doktorgrad der hun har sett på hvordan grantreet kan bli en bedre kilde til biodrivstoff.

Line Degn Hansen har skrevet doktorgrad om hvordan restråstoff fra norske skoger kan omgjøres til andre produkter på en mer effektiv måte.
Line Degn Hansen har skrevet doktorgrad om hvordan restråstoff fra norske skoger kan omgjøres til andre produkter på en mer effektiv måte.

Problem: konkurrerer med mat og dyrefor

Planter som mais, raps og sukkerrør og blant de mest brukte til å produsere biodrivstoff. Dette er det en god grunn til. De er forholdsvis enkle å hente ut energien fra og bruke som drivstoff i transport og industri.

Problemet er at disse plantene også brukes til mat og dyrefôr. Hvis bønder begynner å dyrke matplanter til bruk av biodrivstoff i stedet for mat, kan det gå utover global matproduksjon.

Ingen har så langt spiste seg mett på norsk gran, som potensielt kan erstatte råvarer som mais og sukkerrør for produksjon av biodrivstoff. Gran kan også brukes til produkter som biobaserte kjemikalier og bioplast.

Norsk gran har en rekke fordeler. De finnes lokalt i store mengder, har høyt innhold av polysakkarider (sukker bundet opp i lange kjeder) og de konkurrerer i liten grad om dyrkbar jord. Men bakdelen er altså at de så langt ikke har egnet seg som biodrivstoff.

Enzymer biter på den gjenstridige grana

Hvordan kan det bli enklere å hente ut sukker fra grantreet? Utfordringen er at det er vanskelig å dele opp de lange kjedene av sukkermolekyler.

– Grantreet er et svært gjenstridig råmateriale. Det trenger en intens forbehandling for å gjøre cellulose tilgjengelig og ganske store mengder enzymer for å kunne lage sukker som kan gjæres til ønsket produkt. Grantreet er krevende å prosessere for å kunne brukes effektivt til biodrivstoff og i kjemisk industri, forklarer Degn Hansen.

I doktorgraden har hun sett på hvordan naturlige enzymer fra sopp som kalles LPMOer kan brukes til å effektivisere prosessen. De produseres av sopp og mikroorganismer, og ute i naturen er de en viktig brikke i nedbrytning av døde planter og dyr.

Hansen har funnet måter å utnytte potensialet til LPMO-enzymene enda bedre. Dette omfatter nye måter å kombinere enzym- og gjæringsprosesser.
Hansen har funnet måter å utnytte potensialet til LPMO-enzymene enda bedre. Dette omfatter nye måter å kombinere enzym- og gjæringsprosesser.

Mulig å få mer verdi ut av norsk gran

LPMO-enzymene ble oppdaget ved NMBU for elleve år siden. En har visst at LPMOer kan endre nedbrytningsprosesser i planter, og at de har spesielle egenskaper overfor norsk gran, men ikke hvordan prosessen kan gjøres mer effektiv. Dette har Degn Hansen undersøkt.

– Jeg har vist hvordan vi kan gå inn med en mindre mengde enzymer og likevel få mer sukker ut i andre enden, sier hun.

Nye oppdagelser ved NMBU har vist at ved å tilsette kjemikalet hydrogenperoksid (H2O2), kan LPMO-enzymene gjøres mer effektive og dermed øke sukkerutbyttet betraktelig.

– Det er mulig å få mer verdi ut av norsk gran ved å utnytte vår spesialkompetanse på enzymer og ved å utvikle nye typer prosesser. Vi låner enzymer fra naturens egne nedbrytningsprosesser og forsterker disse ganske voldsomt inne på laboratoriet, forteller Degn Hansen.

Speeder opp prosesser som tar titalls år i skogen

Det første steget i prosessen foregår ved hjelp av dampeksplosjon. Da utsettes treverket for høye temperaturer inne i et lukket kammer, for å etterligne og speede opp prosesser som ellers tar mange titalls år i skogen. Denne forbehandlingen fører til at trefibrene rives fra hverandre og blir mer tilgjengelige for enzymatisk nedbrytning.

– Vi lager en slags biologisk nedbrytning på steroider, sier hun og ler.

Slik kan en lettere nå målet om å hente ut sukkeret fra fibrene i treverket. Disse sukkertypene kan igjen omdannes til biokjemikalier, bioplast og biodrivstoff ved å bruke ulike gjæringsprosesser.

Målet er å hente ut sukkeret fra fibrene i treverket. Disse sukkertypene kan igjen omdannes til biokjemikalier, bioplast og biodrivstoff ved å bruke ulike gjæringsprosesser.
Målet er å hente ut sukkeret fra fibrene i treverket. Disse sukkertypene kan igjen omdannes til biokjemikalier, bioplast og biodrivstoff ved å bruke ulike gjæringsprosesser.



Referanse:

Line Degn Hansen mfl.: 2-Naphthol Impregnation Prior to Steam Explosion Promotes LPMO-Assisted Enzymatic Saccharification of Spruce and Yields High-Purity Lignin. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2022. DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c00286

Om doktorgraden

  • Line Degn Hansen har skrevet doktorgrad ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU) og forskningssenteret Bio4Fuels, et forskningssenter for miljøvennlig energi.
  • Tittel på avhandlingen hennes er Leveraging H2O2-fuelled activity of lytic polysaccharide monooxygenases in cellulase cocktails for improved bioprocessing of lignocellulosic biomass. Hun forsvarte avhandlingen 14. juni 2022.
  • Bio4Fuels driver forskning, innovasjon og utdanning innen produksjon av avansert biodrivstoff og andre bioraffineringsprodukter. Målet er å utvikle nye typer biodrivstoff som er bærekraftige i et miljøperspektiv, og som vil kunne produseres kommersielt.
Powered by Labrador CMS