8 Ingeniøren · 1. sektion · 16. september 2011 teknologi FRA PLANTE TIL GLUKOSE Afgrøder Planteceller 1 Andengenerations bioethanol frems<strong>til</strong>les af planterester i form af f.eks. halm, træspåner og græs. I modsætning <strong>til</strong> stivelseshol<strong>dig</strong>e afgrøder består disse primært af cellulose, som er meget sværere at fordøje og nedbryde <strong>til</strong> 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 <strong>til</strong> en mere effektiv nedbrydningsproces. Metal-ion Kilde: Novozymes - Grafik: LGJ Novozymes med bag nyt gennembrud for bioethanol Rentabel udnyttelse af planterester <strong>til</strong> biobrændsel er kommet et stort skridt nærmere med en metode, der effektivt kan nedbryde cellulose og omdanne det <strong>til</strong> 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 genstri<strong>dig</strong>e cellulose, så også planterester kan omdannes <strong>til</strong> 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 <strong>til</strong> frems<strong>til</strong>ling 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 <strong>til</strong> korte sukkermolekyler, der lettere kan udnyttes <strong>til</strong> frems<strong>til</strong>ling 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 <strong>til</strong> benzin i biler. Førstegenerations bioethanol frems<strong>til</strong>les af sukkereller stivelseshol<strong>dig</strong>e 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 <strong>til</strong> sukker end stivelseshol<strong>dig</strong>e afgrøder. Andengenerations bio ethanol har altså hid<strong>til</strong> været både langsommere og dyrere at frems<strong>til</strong>le. er verdens mest udbredte biologiske materiale.« Bioethanol er samti<strong>dig</strong> et meget taknemmeligt materiale: »Det kan hældes direkte i benzinen <strong>til</strong> vores nuværende biler og er derfor let at implementere og en hurtig vej <strong>til</strong> at reducere CO 2 -udslippet,« fortæller Peter Westh. Den globale mængde af cellulose svarer i energi <strong>til</strong> 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 <strong>til</strong> 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 para<strong>dig</strong>meskift 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 <strong>til</strong> 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 <strong>til</strong>gængelig biomasse parat <strong>til</strong> industriel forarbejdning i 2030. Omdannet <strong>til</strong> ethanol vil det kunne erstatte hele USA’s benzinforbrug. »Teknologien er klar, og med en rimelig pris for biomassen og støtte <strong>til</strong> 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 frems<strong>til</strong>lingen 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 <strong>til</strong> priser, der er konkurrencedygtige med benzin. Endvidere har Poet og Abengoa Bioenergy fra USA begge fået <strong>til</strong>delt meget store lånegarantier <strong>til</strong> 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
Orginalfoto af Oren Jack Turner. 1000 Ord siger mere end eT billede du får kun det fulde overblik ved at se begivenheden fra flere sider. derfor skriver Jyllands-Posten ikke alene selve nyheden, men også om dens baggrund og aktørernes motiver. Vi s<strong>til</strong>ler autoriteterne <strong>til</strong> ansvar, vi er kritiske over for kilder, og vi går gerne mod strømmen, når det er nødven<strong>dig</strong>t. Vi udbygger og udfordrer din viden ved at afspejle alle ytringer og holdninger. demokratiets styrke er det frie ord – og gerne 1000 af dem. jp.dk/1000ord
Change language