Værsgo, statsminister! fem gode råd til dig - LiveBook

8 Ingeniøren · 1. sektion · 16. september 2011
teknologi
FRA PLANTE TIL GLUKOSE
Afgrøder
Planteceller
1 Andengenerations
bioethanol
fremstilles af planterester
i form af f.eks.
halm, træspåner og
græs. I modsætning til
stivelsesholdige afgrøder
består disse
primært af cellulose,
som er meget sværere
at fordøje og nedbryde
til sukker.
GH61
3D-strukturen af GH61
(fra svampen Thielavia
terrestris) med den bundne
metal-ion vist som kugle
nederst på den flade side af
enzymet.
Sukkermolekyler
2 Cellulose er en biopolymer,
som kan nedbrydes
af enzymer – de kaldes
cellulaser. I cellulose hænger
glukose-enhederne sammen i
lange kæder. Tætliggende kæder
er stærkt sammenbundne via
talrige brintbroer og andre
kemiske bindinger.
Cellevæg
Cellulose
Lignin
Hemicellulose
Glukose
3 De tidligere kendte cellulaser
bruger vand i en hydrolytisk proces,
men har vanskeligt ved at angribe de tætpakkede
cellulosekæder. GH61-enzymer
kan spalte cellulose ved hjælp af ilt (en
oxidativ proces) på en måde, så de andre
cellulaser får bedre adgang. Dette fører til
en mere effektiv nedbrydningsproces.
Metal-ion
Kilde: Novozymes - Grafik: LGJ
Novozymes med bag nyt
gennembrud for bioethanol
Rentabel udnyttelse af planterester
til biobrændsel er
kommet et stort skridt nærmere
med en metode, der
effektivt kan nedbryde cellulose
og omdanne det til
bioethanol.
Energi
Af Anders Enevold Christensen
redaktion@ing.dk
Forskere fra USA og danske Novozymes
har afsløret hemmeligheden bag
et vigtigt enzym, der mere effektivt
end kendte metoder kan knuse planters
genstridige cellulose, så også
planterester kan omdannes til bioethanol.
Det er en bedrift, som forskere i et
halvt århundrede har arbejdet på, og
opdagelsen betegnes som en bioteknologisk
landvinding, der kan give et
boost til fremstilling af andengenerations
bioethanol.
Forskerne identificerede mekanismerne
bag en ny type kobberafhængige
enzymer fra svampe, de såkaldte
GH61-enzymer, som Novozymes
netop har patenteret.
De nedbryder vha. ilt (og ikke vand
som de fleste andre enzymer) cellulosekæder
i planters cellevægge til korte
sukkermolekyler, der lettere kan
udnyttes til fremstilling af bioethanol.
En helt ny proces
»Det er videnskabeligt meget interessant,
da der er tale om en helt ny enzymatisk
proces, der kan speede omdannelsen
af cellulose markant op,«
siger Peter Westh, professor i funktio
nelle biomaterialer på Roskilde
Universitet:
»Det åbner for et kæmpemarked
for biobrændstof, eftersom cellulose
Bioethanol
i to generationer
Der er stor fokus på det CO 2 -neutrale
bioethanol som erstatning for eller supplement
til benzin i biler. Førstegenerations
bioethanol fremstilles af sukkereller
stivelsesholdige spiseafgrøder
som majs, korn eller sukkerrør, mens
andengenerations bioethanol baseres
på planteaffald.
Men rentabel produktion af andengenerations
bioethanol halter efter. Planterester
består nemlig primært af cellulose,
der er meget sværere at fordøje
og nedbryde til sukker end stivelsesholdige
afgrøder. Andengenerations
bio ethanol har altså hidtil været både
langsommere og dyrere at fremstille.
er verdens mest udbredte biologiske
materiale.«
Bioethanol er samtidig et meget
taknemmeligt materiale:
»Det kan hældes direkte i benzinen
til vores nuværende biler og er
derfor let at implementere og en hurtig
vej til at reducere CO 2 -udslippet,«
fortæller Peter Westh.
Den globale mængde af cellulose
svarer i energi til 670 milliarder tønder
olie – omkring 20 gange det årlige
globale olieforbrug.
Claus Crone Fuglsang, adm. direktør
for Novozymes Inc. i Californien,
er også begejstret:
»Den imponerende effekt af GH61-
enzymerne er i dag en central del af
vores nye cellulosenedbrydende produkter,
Cellic Ctec2, der har halveret
enzymomkostningerne. Men det er
først nu, vi til fulde forstår, hvad enzymet
gør,« siger han.
Kommerciel produktion nærmere
Fundet baner vejen for en kommerciel
produktion af biobrændstoffer
fra planteaffald.
»Forståelsen af mekanismerne
bag GH61-enzymet er et interessant
videnskabeligt paradigmeskift og
meget vigtig for at accelerere udviklingen
af endnu billigere og bedre
cellulase-enzymsystemer og dermed
nye biobaserede produkter
MERE GLUKOSE UD AF CELLULOSEN
Mængden af enzym, der skal bruges for at få frigjort f.eks. 80 pct. af glukosen i
cellulose, kan blive halveret ved brug af GH61 i blandingen af cellulytiske
enzymer.
Celluloseomsætningen til glukose, pct.
100
90
80
70
60
50
40
30
Mindre
Enzymprotein
Cellulaser + GH61a
Cellulaser + GH61b
Cellulaser
Mere
fremover,« siger Claus Crone Fuglsang.
Gennembruddet fjerner den største
hindring for at producere rentable
andengenerations bioethanolprodukter:
»Cellulosenedbrydning kan i stort
omfang mindske vores forbrug af
olie,« forudser Claus Crone Fuglsang.
En rapport fastslår, at der alene i
USA vil findes knap 1,6 mia. ton tilgængelig
biomasse parat til industriel
forarbejdning i 2030. Omdannet
til ethanol vil det kunne erstatte
hele USA’s benzinforbrug.
»Teknologien er klar, og med en rimelig
pris for biomassen og støtte til
de første industrielle anlæg skal producenterne
nok få optimeret processerne,
så omkostningerne kommer
under 3,50 kr./liter,« spår han.
Ifølge Peter Westh er den største
hurdle at finde investorer, der vil skyde
penge i fremstillingen af andengenerations
bioethanol.
I 2012 åbner Novozymes’ partner
M&G Group i Norditalien dog verdens
første industrielle celluloseethanol-fabriksanlæg,
der af biomasse
vil kunne producere 50 mio. liter
bio ethanol pr. år til priser, der er konkurrencedygtige
med benzin.
Endvidere har Poet og Abengoa
Bioenergy fra USA begge fået tildelt
meget store lånegarantier til at bygge
industrielle cellulose-ethanol-fabrikker,
der hver skal producere knap 100
mio. liter bioethanol pr. år. j
Tag os med på råd ved din
næste systemløsning.
www.burkert.dk