RUC-forskere skal gøre det lettere at tanke bilen med god samvittighed
I fremtiden skal savsmuld, halm og stængler fra sukkerroer bruges til at fremstille biobrændsel. Forskere på Roskilde Universitet er ved at knække koden, så man hurtigere og billigere vil kunne nedbryde de genstridige planterester
Professor Peter Westh
Nu skal din bil til at køre på halm og andet affald fra landbruget.
Forskere på RUC er i samarbejde med Novozymes i øjeblikket godt på vej til at få løst problemerne med at få omdannet halm, ved, stængler fra sukkerroer og andet landbrugsaffald til brændstof, så man kan bruge det til at producere 2. generations bioethanol på en mere effektiv måde.
Bioethanol-projektet, som har modtaget en bevilling på 13 millioner fra Det Strategiske Forskningsråd, vil måske kunne bidrage til, at vi i fremtiden kan tanke bilen med bedre samvittighed end i dag; dels fordi vi udleder mindre CO2, og dels fordi vi ikke behøver putte hverken hvede, majs eller andre spiselige afgrøder i benzintanken for at være klimavenlige.
Svært at nedbryde
Både 1. og 2. generations bioethanol er miljøvenligt brændstof, som man bl.a. kan tilsætte benzinen – og derved kan være med til at sænke CO2-udslippet. Den væsentligste forskel på de to typer bioethanol er, at 2. generations bioethanol ikke baseres på spiselige afgrøder, men på affaldet for landbruget. Men den store udfordring har været at udvikle en både miljøvenlig, effektiv og økonomisk rentabel fremstillingsproces for 2. generations bioethanolen.
Problemet med at anvende planteresterne i stedet for de spiselige afgrøder er, at de er meget sværere at nedbryde. Og det gør det langsommere og dermed dyrere at fremstille 2. generations bioethanolen. Men nu er forskerne på RUC ved at undersøge, hvorfor de enzymer, som skal nedbryde cellulosen i planteresterne, er så langsomme. Peter Westh, professor på RUC på Institut for Natur, Systemer og Modeller, forklarer:
”Planterester består hovedsageligt af forskellige sukkerarter. Og gær kan forholdsvis let lave sukker om til sprit, ligesom når man laver vin. Problemet er bare, at den primære sukkerart i planteresterne er cellulose, og den er meget genstridig og kan ikke nedbrydes af gær.”
”I 2-generationsbioethanol bruger man de rester, vi ikke kan spise. Vi kan ikke spise dem, fordi vi ikke kan fordøje det – det er af samme grund, det er så svært for enzymerne at nedbryde dem,” forklarer han.
Derfor skal cellulosen først nedbrydes eller ’klippes over’, til glukose:
”Men de enzymer, der nedbryder cellulose, er væsentligt langsommere end de fleste andre enzymer. Og det er kernen i vores arbejdet: at undersøge hvorfor det går så langsomt og på den måde skabe grundlæggende viden, der kan hjælpe Novozymes til at gøre enzymerne mere effektive,” fortæller Peter Westh.
Låner tricks fra svampe
Professoren peger ud af vinduet fra sit kontor på RUC og uddyber:
”For træerne, der står derude, drejer det sig om ikke at blive spist af de svampe, der sidder på dem. Og det er jo ikke tilfældigt, at netop stængler og træstammer etc. er sværere at nedbryde. De har gennem historien gjort, hvad de kunne for at lave et materiale, der var så uimodtageligt over for fordærvelse som muligt,” forklarer han.
”Når et træ dør og falder om, så går der 10 eller 20 år, og så er stammen væk – forrådnet. Det er fordi, der er nogle svampe og bakterier, der kaster sig over den og gradvist nedbryder den. Vi forsøger at efterligne og optimere denne proces. Man kan sige, at vi prøver at lure svampene trickene af for at skabe bedre enzymer, der hurtigere kan nedbryde planteresterne.”
Nye resultater
Og forskerne på RUC har allerede lokaliseret en af årsagerne til, at enzymerne klipper så langsomt:
”Først skal enzymet jo sætte sig fast, og derefter klippe løs. Men lad os nu sige, at der er en forhindring på en af strengene, som enzymet sidder fast på, så det ikke kan komme længere. Det bedste ville så være, at det hurtigt hoppede af og fandt en anden streng, for så kunne det jo klippe videre der, men det er enzymet lang tid om. Det er det – i meget firkantede termer – der er problemet,” fortæller Peter Westh.
”Og det er ikke tilfældigt, at enzymet klistrer fast, det er jo lavet af en svamp, der sidder fast på et træ ude i naturen. Hvis enzymet ikke sad fast, ville det blive skyllet af træet, hver gang det regnede og det ville dermed ikke gavne den svamp, der havde lavet det.”
En anden vigtig del af forskningsprojektet har været at udvikle en ny og bedre metode til at måle, hvor hurtigt enzymet klipper. De gamle metoder var nemlig meget besværlige.
Ufatteligt småt
”Vi har udviklet en rigtig god, ny metode. Vi måler den varme, der udskilles, når enzymet klipper, med et kalorimeter. Alle kemiske reaktioner afgiver varme, og et kalorimeter kan opsnappe varme i ubegribeligt små mængder – jeg mener virkelig ubegribeligt små mængder,” fortæller Peter Westh og fortsætter:
”Når man tilsætter enzymet, så begynder det at klippe, og varmen stiger proportionalt med, hvor meget der bliver klippet. Problemet med de gamle metoder var, at man skulle udtrække sukkeret fra det øvrige materiale, og det tog en krig; man skulle stoppe forsøgene, bruge centrifugen osv., og det gav en masse besvær. Nu måler vi i realtid i stedet”.
Spar 1,8 tons CO2 om året
Forskernes arbejde med enzymerne kan fremadrettet betyde, at biler i Danmark kan komme til at køre på benzin med 85 procent bioethanol – med god samvittighed, fordi der ikke er puttet majs eller hvede i benzinen. Det kræver blot en lille ombygning af de fleste biler, og i Sverige kan man allerede i dag tanke E85-benzin med høj procentdel bioethanol.
Man kører ganske vist ca. 30% pct. mindre pr. liter, men til gengæld reducerer man CO2-udslippet betydeligt.
Men hvor meget vil en almindelig dansk bilist egentlig kunne nedsætte sin CO2-forurening med ved at skifte til bioethanol-benzinen?
”Hvis vi siger, at en almindelig bilist kører 15.000 km. om året, og han kører 15 km. pr. liter, så skal han bruge 1000 liter benzin. Hvis man kører på benzin med fx 85 procent bioethanol, så bruger man kun ca. 200 liter benzin.”
Peter Westh regner det efter et par gange på blokken, som om han næsten ikke selv tror på resultatet:
”Jo, den er god nok. Med almindelig benzin udleder en almindelig bilist omkring 2.3 tons CO2 om året. Med 85 procent bioethanol kommer man ned på omkring 500 kg. Dvs. en almindelig ivrig bilist vil kunne spare 1,8 tons CO2 om året. Det er da alligevel noget.”
Værd at vide om cellulose- Cellulose er et stof, der består af en lang kæde af glukosemolekyler. Cellulose kan ikke nedbrydes af gær (eller mennesker), hvorimod glukose (sukker) forgæres relativt let. For at cellulosen kan forgæres, skal den først klippes over af enzymer til glukosemolekyler. - Cellevæggene i planter som fx træer, græs og halm indeholder store mængder cellulose. Faktisk er cellulose det mest forekommende biologiske stof på jorden. - Cellulose anvendes meget og er en vigtig komponent i vores hverdag. Papir og bomuld består overvejende af cellulose. Hvad er et enzym?Enzymer er proteiner, der forekommer naturligt i levende organismer. De forøger hastigheden af kemiske reaktioner og er dermed de arbejdsheste, der får stofskiftet til at forløbe. Næsten alle kemiske processer i en celle behøver enzymer for at kunne forløbe tilstrækkelig hurtigt. De enzymer, der nedbryder cellulose kaldes cellulaser og virker efter de bindes til cellulosens overflade. |
|---|