Ved hjælp af et usædvanligt, lysafhængigt enzym, der blev opdaget for tre år siden, og en nyopdaget enzymatisk proces har forskere fra Aarhus Universitet og Massachusetts Institute of Technology muliggjort en højtydende biologisk syntese af klimaneutrale drop-in-brændstoffer fra bioaffald.
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.
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.
Kilde: Aarhus Universitet
