Omvendt fotosyntese sætter fut i biomassen
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Omvendt fotosyntese sætter fut i biomassen

I sidste uge prægede historien om et vældigt biotekgennembrud det videnskabelige tidsskrift Nature Communications – og nyheden bredte sig siden til danske medier: Danske forskere havde opdaget en proces i naturen, som nedbryder biomasse bare ved hjælp af sollys.

Samtidig var det lykkedes forskerne at kopiere denne proces, som de selv kalder ‘et hårdtslående og soldrevet enzymsystem’.

Kort fortalt havde de opdaget, at den komplicerede fotokemiske proces, vi kalder fotosyntese – som får planterne til at vokse takket være sollys – også kan gå den anden vej.

Altså at sollys – ved tilstedeværelse af klorofyl og et bestemt, naturligt forekommende enzym – også kan nedbryde plantedelene og skaffe adgang til næringsstofferne i dem.

Artiklen fortsætter under grafikken

»Det har hele tiden været der lige for næsen af os, og alligevel har ingen set det: at fotosyntesen ved hjælp af solen ikke blot får ting til at vokse, men at de samme principper også kan bruges til at nedbryde planteprodukter, så de frigiver deres stoffer,« forklarer en begejstret professor Claus Felby fra Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning på Københavns Universitet, der står i spidsen for forskningsresultatet.

Kobber i enzymet er nøglen

Ifølge Claus Felby er det tilsyneladende kobber i enzymerne – der hedder monooxygenaser – der er i stand til at optage energien fra sollysets elektron og give den videre i en kemisk reaktion med plantematerialet, som bruger ilt og frigør vand – altså omvendt af fotosyntesen.

»Vi har med andre ord opdaget en kraftfuld og næsten gratis måde at gå fra elektro-energi til kemisk energi på,« siger han.

Når de store overskrifter kom frem, er det netop, fordi træ, halm, græs og andre biomasser indeholder sukkerarter, som kan danne basis for produktion af alt fra brændstoffer over kemikalier til materialer i en fremtid, hvor den petrokemiske industri ikke mere kan levere disse råvarer.

Processer, som blandt andre Dong Energy allerede arbejder med i Inbicon-konceptet, hvor halm omdannes til bioethanol ved hjælp af enzymer og gær.

Boost frem for erstatning

Claus Felby ser dog ikke perspektiverne i opdagelsen som noget, der umiddelbart vil kuldkaste eksisterende processer; nærmere som et boost til disse, så man for eksempel kan fremstille biobrændsler og biokemikalier hurtigere, ved lavere temperaturer og dermed mere energieffektivt:

»Nogle af de reaktioner, der i dag tager 24 timer, kan ved hjælp af solen gøres på blot 10 minutter«, siger han.

Han påpeger også, at den fotokemiske reaktion, der kan slå hul i planternes cellevægge, er ret så kraftig – hvorfor forskerne da også har døbt den ‘Thors hammer’.

»I praksis kunne man bygge et ekstra procestrin på et bio­ethanolanlæg, hvor man så belyste biomassen og tilsatte de relevante enzymer,« siger Claus Felby og tilføjer, at det selvfølgelig kræver, at man har fuldt styr på, hvor meget lys og hvor store mængder klorofyl eller andre slags pigmenter der skal tilsættes.

Claus Felby mener også, at der er et endnu videre perspektiv; nemlig at de selvsamme enzymer – netop fordi reaktionen er så kraftfuld – også kan katalysere omdannelsen af methan til me­thanol:

»Hvis processen kan udvikles til en enzymatisk lysdrevet omdannelse af methan fra f.eks. biogas til methanol, åbner det meget store muligheder, fordi methanol kan gå direkte ind i de eksisterende processer i den petrokemiske industri og blive til kemikalier og flybrændstoffer,« siger han og tilføjer, at der er meget lang vej, før man kan løfte denne del af teknologien ud af laboratoriet.

Hold benene på jorden

Claus Fuglsang er forskningschef hos Novozymes, som i sin tid lokaliserede det naturlige enzym, som man allerede i dag anvender i bioethanolprocesser. Men ellers er selskabet ikke direkte involveret i projektet.

Han kalder forskernes fund for en utrolig spændende opdagelse, der viser, at det er muligt at aktivere elektroner i en katalystisk proces med enzymer, som i stedet for at opbygge sukre i fotosyntesen laver en oxidation af besværlige bindinger i biomassen.

En opdagelse, der populært sagt kan accellerere eksisterende processer med en faktor 100.

»Men vi skal lige beholde benene på jorden, for endnu er der jo kun tale om, at processen fungerer i et laboratorium,« siger han og tilføjer, at Novozymes selvfølgelig vil arbejde videre med opdagelsen.

Enzymerne kendt længe

Han forklarer, at man har kendt til disse LPMO-enzymer og brugt dem i eksisterende processer, før man kendte deres særlige evner, når de blev kombineret med lys og klorofyl:

»LPMO-enzymet kan populært sagt klippe et hul i cellulosen, som ellers er pakket i tætte krystaller, som er uigennemtrængelige for andre enzymer. Via hullet kan de andre enzymer nu komme ind og frigøre sukkerarterne i biomassen,« forklarer han.

Forskerne ved ikke, hvor udbredt den omvendte fotosyntese er ude i naturen, men meget tyder på, at svampe og bakterier allerede bruger omvendt fotosyntese som en slags ‘Thors hammer’, når de vil have adgang til sukker- og næringsstoffer inde i planterne.

Gennembruddet er skabt på tværs af fagområder inden for plante­videnskab, biologi, bioteknologi og kemi i Copenhagen Plant Science Centre og er finansieret af Det Frie Forskningsråd.