Vigtigt gennembrud: Ny teknologi kan omdanne overskydende CO₂ til mad

Medierne svømmer over med nyheder, rapporter og advarsler om, at vi lukker alt for meget CO₂ ud i atmosfæren. Vores biler gør det. Vores kraftværker gør det. Industrien gør det. Flyene gør det. Og landbruget gør det.

Men hvad nu, hvis alt den CO₂ ikke er et affaldsprodukt? Hvad nu hvis vi kan forvandle den til en værdifuld ressource?

Det er nogle af tankerne bag det projekt, som de to største fonde i verden - Novo Nordisk Fonden og Bill & Melinda Gates Foundation - har valgt at støtte med 200 millioner kroner.

Projektet bygger på et forskningsgennembrud, som Lars Angenent, der er professor i klima-bioteknologi ved University of Tübingen i Tyskland og professor på deltid på Aarhus Universitet, fik for nylig.

Det lykkedes ham at bygge en platform, som kan forvandle CO₂ fra biogas til proteiner, som vi mennesker kan spise. På sigt kan teknologien måske endda kobles på kraftværker og fabrikker, som udleder store mængder CO₂. I stedet for at CO₂’en, som i dag‚ ryger ud i atmosfæren, vil den blive omdannet til mad.

Det er hvert fald tanken, forklarer Lars Angenent.

"I første omgang bygger vi en bioreaktor i Foulum lidt udenfor Viborg. Reaktoren tapper biogas direkte fra biogasanlægget derude. Det skal den så omdanne til spiseligt protein. Hvis det er lige så effektivt, som vi håber, vil vi forsøge at udnytte overskydende CO₂ andre steder fra - eksempelvis fra industrien", siger han.

Mikroorganismer gør det hårde arbejde
Det lyder næsten som ren magi, at videnskaben nu kan forvandle en usynlig gas til mad, som vi kan sætte på middagsbordet. Men det er faktisk en ret simpel biokemisk proces, vi udnytter, forklarer Lars.

"Det er egentlig bare naturlige processer, vi udnytter til at omdanne CO₂, til noget vi kan spise".

"Vi bruger forskellige mikroorganismer til at gøre arbejdet for os. Først nogle bakterier, der spiser CO₂’en og omdanner den til eddikesyre. Dernæst får vi gær til at omdanne eddiken til protein".

Selvom processen er simpel, kræver det et stort arbejde at fintune den, så den bliver så effektiv som overhovedet muligt. Hvis protein, produceret på denne måde, skal have en chance, er det nemlig nødvendigt, at den er billigere end traditionelle fødevarer, forklarer han.

"Hvis folk skal spise det, skal det naturligvis smage godt. Men det er også vigtigt, at det er billigere end alternativet. Det er de færreste, der gider at købe noget, som smager ligesom kød, men ikke er det. Også selvom vi er nødt til det for klimaets skyld. Derfor er prisen vigtig".

SÅDAN OMDANNER FORSKERNE CO2 TIL PROTEIN

For at omdanne CO₂ til protein har forskerne bygget en bioreaktor i tre trin. 1. Første trin handler om at skaffe de råstoffer, der er brug for. Reaktoren skal bruge CO₂, brint og ilt. CO₂’en kommer i første omgang fra et biogasanlæg, mens brint og oxygen ved hjælp af grøn energi bliver lavet på stedet gennem en proces kaldet elektrolyse. Når man sætter strøm til vand, spaltes vandatomerne og danner henholdsvis brint og ilt. 2. I det andet trin bliver brint og CO₂ pumpet ind i en mikrobiel reaktor fyldt med en række bakterier - kaldet acetogener. Bakterierne, der lever hvor der ikke er ilt, omdanner brinten og CO₂’en til eddike (acetat) - ligesom den, vi afkalker kaffemaskinen med. 3. I tredje og sidste trin bliver eddiken filtreret fra og pumpet ind i en ny reaktor. Herinde er der en koloni af gær - ligesom den vi bager brød eller brygger øl med. Gæren omdanner - når den får tilsat tilstrækkeligt ilt - eddiken til protein. Proteinet kan så forarbejdes videre til forskellige madvarer som eksempelvis tofu.

Et badekar fyldt med bakterier
Hidtil har Lars Angenent kun testet sin bioreaktor af i laboratoriet - og her virker det glimrende. Men som det er med meget ny forskning, er spørgsmålet, om det kommer til at virke ude i virkeligheden. Og det er netop, hvad han skal undersøge i det nye projekt.

"Vi skal til at bygge en bioreaktor på 200 liter ved Foulum. Det er omtrent på størrelse med et badekar. I reaktoren skal vi undersøge, hvor effektiv processen er, når vi får den op i en lidt større skala. Og vi skal se, hvordan vi kan gøre det endnu mere effektiv", siger han.

Sideløbende med 200 liter-reaktoren skal der laves forsøg med at udnytte CO₂, der kommer andre steder fra end et biogasanlæg. Eksempelvis fra skorstene på kraftværker eller fabrikker.

Det forklarer Alfred Spormann, der er professor og leder af Novo Nordisk Foundation CO₂ Research Center (CORC) på Aarhus Universitet, som står bag det nye forskningsprojekt.

"I første omgang bruger vi biogas, men det er klart ambitionen, at vi skal udforske andre CO₂-kilder også. Det kan være fra cementproduktion, kraftværker eller fabrikker, som udleder store mængder CO₂, som vi i stedet kan indfange og omdanne til mad."

VERDENS BEDSTE CO2-FORSKERE SAMLET PÅ AARHUS UNIVERSITET

I januar 2022 slog Novo Nordisk Foundation CO₂ Research Center (CORC) dørene op for første gang. Forskningscentret, der har base på Aarhus Universitet, har til opgave at komme med løsninger på den massive udfordring med for meget CO₂ i atmosfæren. Sammen med forskere på en række andre universiteter i Danmark, USA og Tyskland har CORC særligt fokus på disse fem forskningsområder: Nye metoder til indfangning af CO₂ fra atmosfæren og havoverfladen Brug af mikroorganismer til at omdanne CO₂ til anvendelige kemikalier til opbevaring eller brug Omdannelse af CO₂ gennem elektrokemiske processer Udnyttelse af naturlige enzymer til at fange og omdanne CO₂ Analyse og kortlægning af nye, fremadstormende teknologier på området CORC bliver finansieret af Novo Nordisk Fonden, som har givet en kæmpebevilling på 630 millioner kroner over syv år til at etablere og drive centret.

Gør ikke landmændene arbejdsløse
Hvis det i fremtiden lykkes at skabe en teknologi, der indfanger og omdanner CO₂ fra industrien til spiselige proteiner i stor skala, betyder det ikke, at vi ikke længere har brug for mad fra landbruget. Tværtimod, forklarer Lars Angenent.

"Ideen er, at vi kan hjælpe med at gøre landbruget langt mere bæredygtigt. Når vi producerer store mængder protein fra CO₂, kan vi skrue ned for den animalske produktion, som er den del af landbruget, der udleder flest drivhusgasser".

"Vi får stadig brug for masser af grøntsager, men kød kan langt hen ad vejen erstattes af de proteiner, der produceres fra CO₂ med vores teknologi".

Dyrehold - med eksempelvis køer, grise og får - bruger 80 procent af al landbrugsjord i verden. Kun de resterende 20 procent bruges til at producere grøntsager. Men hvis protein i fremtiden primært kommer fra CO₂ fra den nye teknologi, vil enorme landområder stå ledige. Og jorden kan i stedet bruges til at dyrke grøntsager, genetablere den vilde natur og genskabe biodiversiteten.

"Der bliver brug for langt flere landmænd til at dyrke grøntsager - også hvis vi skal dyrke jorden på en mere bæredygtig og knap så effektiv måde. Fordi vi får langt mere jord, behøver vi ikke presse jorden til det yderste for at få et stort udbytte", siger han.

Kan stå klar om to år
Selvom forskerne fra Aarhus Universitet i første omgang bygger og tester bioreaktorer til at omdanne biogas til spiseligt protein, kan de efter blot to år have indsamlet nok viden til at bygge store protein-producerende fabrikker. Det vurderer Alfred Sporman.

"Vores forventning er, at vi har indsamlet tilstrækkelig viden til at designe og bygge et demonstrationsanlæg allerede om to år. Og det vil vi højst sandsynligt bygge her i Danmark".

Anlægget skal fungere som en slags add-on til en CO₂-udledende fabrik. Et system, der bliver koblet på fabrikkens eksisterende produktionslinje.

"Fordi anlæggene kan installeres i fabrikkernes nuværende systemer, vil det være muligt at bygge mange af dem ret hurtigt, når først vi har en prototype, der virker effektivt".

"På den måde kan teknologien hurtigt komme ud og gøre en stor forskel. Og det er godt, for vi har travlt med den grønne omstilling", slutter han.

FORSKNINGEN BAG

Projektet bygger grundlæggende på to forskningsartikler, som danner det videnskabelige fundament. I 2019 publicerede Lars Angenent sine resultater i tidsskriftet Energy and Environmental Science. Her viste han for første gang, at det med denne teknologi var muligt at omdanne CO₂ til spiselige proteiner. Læs artiklen her: Power-to-protein: converting renewable electric power and carbon dioxide into single cell protein with a two-stage bioprocess Året efter udgav han en artikel i tidsskriftet Joule, hvor han kunne vise, hvor effektiv hans teknologi var sammenlignet med andre metoder. Læs artiklen her: Power-to-Protein: Carbon Fixation with Renewable Electric Power to Feed the World Finansieringen af forskningsprojektet kommer fra Novo Nordisk Fonden og Bill & Melinda Gates Foundation. Pengene går ikke kun til Aarhus Universitet med til et konsortium af bestående af virksomheder og universiteter. En del forskningen kommer derfor til at foregå hos Novozymes A/S og Topsøe A/S samt på Washinton University i St. Louis.