Ny opdagelse baner vej for industri-relevant produktion af køreklare biobrændstoffer
Et særligt lysafhængigt enzym, som først blev opdaget for cirka tre år siden, er omdrejningspunktet i en ny videnskabelig opdagelse, der muliggør en højtydende produktion af såkaldte ’drop-in’ biobrændstoffer fra biomasse.
I et studie, der nu er offentliggjort i Nature Communications, har ingeniører fra Aarhus Universitet og Massachusetts Institute of Technology (MIT) bevist, at den oprindelige antagelse om den enzymatiske proces i denne form for biomasse-til-biobrændstof-reaktion faktisk er forkert.
Med den nye viden har forskerne succesfuldt syntetiseret grønne biobrændstoffer i mængder på 1,47 gram per liter glukose, hvilket gør teknologien relevant for industriel produktion.
Den rette reaktant
Det lysafhængige enzym, der oprindeligt stammer fra mikroalger, har den særlige egenskab, at det med blåt lys som eneste energikilde kan dekarboxylere fedtsyrer til alkaner (og derved omdanne cellulosisk biomasse til grønne drop-in brændstoffer).
Ved at indsætte enzymet i cellerne på gærsvampen ’Yarrowia Lipolytica’ omdanner forskerne svampens metabolisme. Svampen syntetiserer glukose fra biomasse til lipider – specifikt til frie fedtsyrer og molekylet ’fatty acyl-CoA’ – som derefter omdannes til alkaner af enzymet i en metabolisk reaktion kaldet ’fedtsyre foto-dekarboxylase’, forkortet FAP.
Lige siden enzymet blev opdaget, har man antaget, at det er de frie fedtsyrer, som er enzymets foretrukne reaktant i FAP-processen, og at en overflod af frie fedtsyrer således ville resultere i højere udbytte i produktionen af biobrændstoffer.
Men det har nu vist sig at være forkert.
”I vores forsøg har vi bevist, at det er molekylerne fatty acyl-CoA – og ikke de frie fedtsyrer – som er den foretrukne reaktant for det lysafhængige enzym. Og vi har benyttet dette resultat med stor succes i vores undersøgelse til at omdanne 89 pct. af disse molekyler til alkaner, hvilket giver et udbytte på 1,47 g/l glukose,” siger Bekir Engin Eser, adjunkt ved Aarhus Universitet.
Biosyntese af brændstoffer
I dag fremstilles oleokemisk-baserede drop-in-brændstoffer (biobrændstoffer, som kan benyttes i samfundets allerede eksisterende infrastruktur) generelt ved at omdanne 'konventionelle' oleokemikalier, såsom vegetabilske olier, brugte madlavningsolier, talg og andre lipider, til kulbrinter (hovedsagelig alkaner) ved hjælp af en energi-intensiv kemisk behandling.
At indsamle alle disse mere eller mindre bæredygtige fedtstoffer til så lave omkostninger, at det i sidste ende resulterer i en rentabel produktion af biobrændstoffer, er imidlertid en stor udfordring, som kraftigt begrænser udbredelsen af denne type produktionsplatform. Og som i øvrigt konkurrerer med fødevareproduktion.
Biosyntese er derimod en billig og bæredygtig løsning, hvor produktionen er baseret på omdannelse af cellulosisk biomasse, som er den mest udbredte, bæredygtige, biologiske ressource, der findes på jorden.
Endnu højere udbytte i fremtiden
Biologisk syntese af alkaner fra fedtsyrer er dog ikke en naturlig og foretrukken metabolisk proces for gærsvampen, da alkaner er giftige for dens celler. Derfor bruger forskerne enzymer med specielle evner til netop dette formål og koder de rette gener ind i gærcellerne.
Den nye opdagelse er et muligt gennembrud i biosyntese af de såkaldte drop-in biobrændstoffer, da forskerne dermed - for første gang nogensinde i denne proces – har syntetiseret grønne brændstoffer på et niveau, der er relevant for fremtidig industriel produktion:
”Tidligere studier med udgangspunkt i denne proces har sigtet mod at maksimere koncentrationen af de frie fedtsyrer, der dannes i cellerne. Men nu, med denne opdagelse, ved vi, at det er mængden af molekylet fatty acyl-CoA, der skal maksimeres. Det er en vigtig opdagelse for anvendelsen af biologisk syntese, og vi kan nu begynde at maksimere processen yderligere, for at opnå endnu højere udbytte i fremtiden,” siger lektor Zheng Guo fra Aarhus Universitet.
Nøgleord
Kontakter
Lektor Zheng Guo
Mail: guo@eng.au.dk
Tlf.: +4587155528
Adjunkt Bekir Engin Eser
Mail: bekireser@eng.au.dk
Tlf.: +4552824813
Billeder
Links
Information om Aarhus Universitet Technical Sciences
Følg pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Technical Sciences
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Technical Sciences
Klimabekymringer ser ikke ud til at påvirke vores mentale helbred11.7.2025 10:30:44 CEST | Pressemeddelelse
Helt modsat hvad tidligere studier har fundet frem til, viser ny forskning fra Aarhus Universitet, at unge voksnes klimabekymringer ikke ser ud til at føre til et dårligere mentalt helbred.
Han kæmper for at bringe forskning ud i virkeligheden: Aarhus-professor modtager international hæder11.7.2025 06:00:00 CEST | Pressemeddelelse
Peter Gorm Larsen har bygget broer mellem forskning og industri i fire årtier. Nu bliver han hædret som æresdoktor for sit banebrydende arbejde med digitale tvillinger og internationalt forskningssamarbejde.
Flere vil uddanne sig til ingeniør på Aarhus Universitet5.7.2025 16:27:39 CEST | Pressemeddelelse
Ingeniøruddannelserne oplever en stigning i antallet af kvote-1-ansøgere på seks procent. På de akademiske landbrugsuddannelser er der både fremgang og tilbagegang.
Positiv dyrevelfærd: AU-forsker er med til at sætte retningen på nyt forskningsområde4.7.2025 09:35:22 CEST | Pressemeddelelse
Tidligere i år udgav en række førende forskere fra hele verden en banebrydende artikel, der definerer begrebet positiv dyrevelfærd. En af forskerne er professor ved Institut for Husdyr- og Veterinærvidenskab, Margit Bak Jensen.
Dine gener afslører om angstmedicin virker på dig eller ej1.7.2025 07:00:00 CEST | Pressemeddelelse
Næsten halvdelen af alle patienter med angst eller depression oplever ingen virkning af den medicin, de først får udskrevet. Ny forskning viser, at vores gener kan forudsige, hvilke præparater der virker.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum