Produksjonen av drivstoff fra plantematerialer kan bli mer effektiv ved hjelp av et enzym som bryter ned cellulose. Oppdagelsen er gjort av norske forskere.
Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.
Gustav Vaaje-Kolstad (t.v.) og Vincent Eijsink. (Foto: Håkon Sparre, UMB)
Hittil har det vært vanskelig å omdanne cellulose til biodrivstoff raskt og effektivt nok. Derfor fremstilles biodrivstoff i dag ofte fra planter som kunne vært menneskeføde.
Nå har imidlertid norske forskere vist hvordan det er mulig å sette fart i produksjon av såkalt annen generasjons biodrivstoff fra cellulose, muligens med en faktor på 10 eller enda mer.
Den nye metoden bruker en helt ny type enzym for å bryte opp kitin. Kitin er et celluloselignende stoff. Den videre nedbrytingen med kjente metoder blir da mer effektiv.
Det finnes tilsvarende enzymer for cellulose, men hittil har forskerne bare arbeidet med kitin.
- Funnene våre viser at nedbryting av cellulose kan bli en mye mer effektiv prosess, skriver Vicent Eijsink i en e-post til forskning.no.
Sammen med Gustav Vaaje-Kolstad og flere kolleger ved Universitetet for Miljø og Biovitenskap på Ås publiserer han resultatene i tidsskriftet Science i dag.
Kostbare enzymer
- Hvis de lykkes med dette, er det et viktig framskritt for produksjon av biodrivstoff, kommenterer Nils Dyrset til forskning.no. Han forsker på biodrivstoff ved SINTEF i Trondheim.
- Et stort problem i produksjonsprosessen er de høye enzymkostnadene, forteller han.
- Det å få ned enzymforbruket er veldig viktig for å gjøre produksjon av biodrivstoff fra cellulose lønnsom.
- Hvis disse nye metodene kan gi høyere utbytte og raskere produksjon av biodrivstoff med mindre enzymer, vil det kunne bidra til en mer lønnsom produksjon, sier Dyrset.
- Vi håper at vi kan redusere kostnadene av det enzymatiske trinnet med kanskje så mye som 90 %. Siden dette trinnet er ett av de dyreste i prosessen, så betyr det mye, skriver Eijsink til forskning.no.
Best til skogbruksavfall
Bjart Holtsmark fra Statistisk sentralbyrå har tidligere uttalt seg kritisk om bruk av trevirke til produksjon av biodrivstoff, blant annet her i forskning.no.
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)
Han har gjort beregninger som viser at hvis vi øker hogsten i norsk skog ene og alene for å produsere biodrivstoff, så vil netto utslipp av karbondioksid øke i over hundre år før nye trær henter klimagassen tilbake fra lufta.
- Forskningen til Eijsink og hans kolleger er imponerende. Dette virker solid, sier Holtsmark til forskning.no.
Annonse
Han understreker likevel at den nye metoden ikke endrer på hans konklusjoner.
- Det er mulig at Eijsink og hans kollegers funn etter hvert vil innebære at jeg må gjøre noen små justeringer i mine beregninger. Men intet fundamentalt er endret, sett fra min synsvinkel, sier Holtsmark.
- Det kan likevel ligge viktige gevinster her, dersom man vil utnytte celluloseholdig avfall som råstoff til biodrivstoffproduksjon. Det kan være et bra miljøprosjekt, som nå blir enda mer miljøvennlig, understreker Holtsmark.
Ny enzymreaksjon
Den nye metoden ble funnet ved å studere nedbryting av kitin. Dette stoffet finnes blant annet i rekeskall og celleveggen på sopp, og ligner på cellulose.
Biokjemikere har en stund spekulert over om det finnes en kjemisk faktor som får nedbrytingen av kitin med kjente enzymer til å gå lettere.
- Nå har vi funnet denne faktoren. Den viste seg å være en helt ny type enzym. Og enda bedre: Vi viser hvordan effektiviteten av denne faktoren kan optimaliseres og vi får til en superrask nedbryting, skriver Eijsink.
Forskerne fra UMB kaller det nye enzymet Chitin Binding Protein 21 (CBP21). Dette enzymet lages blant annet av bakterien Serratia marcescens.
Etter at CBP21 har fått virke på kitinet, blir de mest utilgjengelige og stive delene av molekylet mer åpne og fleksible. Dermed blir det lettere å bryte ned kitinet til sukker ved hjelp av enzymet kitinase, som var kjent fra før av.
Sukker er en viktig bestanddel for produksjon av biodrivstoff, og kan også brukes for å framstille en rekke andre produkter som i dag lages av olje.
Molekyler av kitin (øverst, blå) og cellulose (nederst, gul). I klammene er en disakkarid-enhet i den lange kjeden i hvert molekyl. (Illustrasjon: Wikimedia Commons. public domain, bearbeidet av forskning.no)
Også for cellulose
Annonse
En tilsvarende prosess håper forskerne å kunne påvise for enzymer i gruppen Glykosid hydrolase 61 (GH61), som virker på cellulose.
Denne prosessen er enda vanskeligere å påvise enn kitin-spaltingen, men Eijsink og kollegene hans er optimistiske.
- Det finnes lignende enzymer som virker på cellulose, skriver de i innledningen til sin artikkel i Science.
- Våre resultater med CBP viser hvordan aktiviteten til disse enzymene kan optimaliseres, skriver Vincent Eijsink til forskning.no.
