Norske og franske NMBU-forskere med funn som får fart på bioøkonomien

  • 3D-modell av et enzym.

    3D-modell av LPMO-enzymet.

    Foto
    NMBU

I en fersk artikkel i Nature Chemical Biology presenterer NMBU-forskere banebrytende kunnskap om mekanismen i hvordan cellulose brytes ned ved hjelp av enzymer og hvordan man enkelt kan gjøre disse nedbrytningsprosessene mer effektive. 

Norske og franske NMBU-forskere med funn som får fart på bioøkonomien

Oppdagelsen kan få stor økonomisk betydning for utvikling av bioøkonomien og grønne industriprosesser i årene som kommer.

Først hadde vi bioetanol laget av lettnedbrytelig biologisk materiale som soya og mais. Det kan fungere bra som erstatning for fossilt drivstoff i et klimaperspektiv, men det er ikke særlig heldig å putte mat på tanken – i en verden hvor sult fortsatt eksisterer. Bioetanol kan som kjent erstatte bensin.

Nationen, 23. september 2017 : Denne klumpen får fart på det grønne skiftet

Også cellulose, i for eksempel trevirke, kan omdannes til sukker. Det kan bli til drivstoff og mange andre produkter som vi dag lager av olje, men cellulose er ikke lett å bryte ned.

I 2010 fant forskere ved NMBU en metode for å bryte ned cellulose til sukker mye raskere enn før ved hjelp av en ny type enzym kalt LPMO. Oppdagelsen av LPMO-enzymene har gjort nedbrytning av cellulose så effektivt at kommersiell produksjon av såkalt andre generasjons bioetanol er en realitet.

LPMO-enzymene har likevel vært litt av et mysterium, og forskerne har ikke forstått hvordan disse enzymene fungerer på et molekylært nivå. Enda viktigere; det har vært utfordringer knyttet til industriell bruk av dem, for enzymene har vist seg ustabile i prosessene og vært avhengig av tilførsel av oksygen. Oksygen er dyrt og vanskelig å kontrollere i en storskala industriell sammenheng.

I studien 'Oxidative cleavage of polysaccharides by monocopper enzymes depends on H2O2', som publiseres i det velrennomerte tidsskriftet Nature Chemical Biology, presenterer gjesteforsker ved NMBU, Bastien Bissaro fra INRA i Frankrike og et NMBU-team ledet av Vincent Eijsink nyheten:

For å bryte ned cellulose ved hjelp av LPMO er det ikke nødvendig med dyrt oksygen, men med hydrogenperoksid, en rimelig og lett tilgjengelig væske.

Dette kan synes som en liten nyhet for enkelte, men det er et svært overraskende funn for forskerne og de industrielle konsekvensene er enorme.

Bissaro og teamet viser at ved å kontrollere tilførselen av hydrogenperoksid kan man oppnå stabil enzymnedbryting av cellulose til sukker. Dessuten går prosessene raskere enn før og med høyere glukoseutbytte. Forskerne opplever stor interesse fra ledende industrier verden over og flere samarbeid er på gang.

Fra et vitenskapelig perspektiv avdekker funnene en helt ny type kjemiske prosesser. Studien gir svar på mange av de fundamentale og hittil ubesvarte spørsmålene omkring LPMO som forskerne har arbeidet med siden oppdagelsen av LPMO i 2010.

Det finnes rikelig av LPMO i naturen og enzymene er kjent for å spille en rolle i mange flere prosesser enn i nedbrytning av cellulose. For eksempel er både LPMO og hydrogenperoksid kjent for å spille en rolle i bakterielle infeksjoner. Slik sett kan oppdagelsen som Bissaro og teamet har gjort ha konsekvenser for mye mer enn bioraffinering av nedbrytning cellulose-rik biomasse.

Published 29. august 2017 - 8:00 - Updated 26. oktober 2017 - 15:07