Még több bioüzemanyag állítható elő az új enzimmel

A biológusok szó szerint ledönthetetlennek hitt akadályt győztek le. A nemrég kifejlesztett enzim lehetővé teszi a ma elérhetőnél sokkal több bioüzemanyag gyártását, ami korszakalkotó jelentőségű lehet a karbonsemleges közlekedés elérésében.

Áthatolhatatlannak gondolt sejtfalakat bont le az amerikai DOE Brookhaven Nemzeti Laboratóriumban létrehozott új enzim, aminek segítségével a napjainkban használt eljárásoknál jóval hatékonyabb lehet a bioüzemanyag-előállítás. A karbonsemleges közlekedés egyik Szent Gráljának tekintett etanol lényege az lenne, hogy a felhasználása legfeljebb annyi szén-dioxid-kibocsátással járjon, mint amennyit az elkészítéséhez szükséges növények az életük során már elnyeltek. Csak ebben az esetben beszélhetünk ugyanis teljesen megújuló energiaforrásról. A biomassza feldolgozásához egyre innovatívabb megoldások kellenek, hogy fokozzák az üzemanyag-előállítás hatékonyságát.

A Plant Biotechnology Journal folyóiratban megjelent tanulmányban a tudósok kifejtik: a bioüzemanyagok megújuló energiaforrásnak számítanak, és igen nagy a kereslet irántuk. Annak érdekében, hogy javítsák a fűfélék biomasszájának bioüzemanyaggá és más biotermékké történő alakításának hatékonyságát, a Brookhaven Laboratórium növénybiológusai olyan új típusú enzimeket hoztak létre, amelyek optimalizálják a növények biomassza-fejlesztő képességét. Ezek az enzimek megváltoztatják a növényi sejtfalakat alkotó vegyi anyagokat, hogy hozzáférést biztosítsanak a bonyolult szerkezetekbe zárt cukrokhoz, mivel azok egyedülálló üzemanyag-előállító tulajdonságokkal rendelkeznek.

„A biomassza bioüzemanyaggá alakításának koncepciója egyszerűnek tűnik, de technikailag nagyon nehéz a cukrok felszabadítása – jegyezte meg Chang-Jun Liu laborvezető növénybiológus. A tanulmány fő szerzője 15 éve foglalkozik a mesterségesen előállított, monolignol-4-O-metiltranszferáz (MOMT) néven ismert enzimekkel, amelyek egyedülálló módon képesek megváltoztatni a monolignolokat, a növény szerkezetéért felelős polimer, a lignin fő összetevőit. A lignin mennyiségének csökkentése a növényekben hozzáférhetőbbé teszi a cukrokat, hiszen összetett szerkezete akadályozza azok hatékony kivonását a cellulózból és a hemicellulózból. Ez a kivonás kulcsfontosságú a bioüzemanyag-előállítás szempontjából.

Liu és csapata először nyárfákon hajtotta végre a folyamatot, majd a fűfélék felé fordult, mivel ezekből rendkívül nagy mennyiségű biomassza termelhető. A kutatók megállapították, hogy a nem módosított növényekhez képest akár 30 százalékkal több cukrot lehet kinyerni a MOMT—ot expresszáló növényekből, mivel a sajtfaluk kevesebb lignint tartalmazott.

A tudósok most azt remélik, meghatározhatják, hogy az általuk kifejlesztett MOMT enzimek maximalizálhatják-e a különböző fűszernövényfajták, például a cirok és a bambusz cukorhozamát is. A munkájuk rávilágít arra, hogy a tudósok milyen módszerekkel tudnák a legjobban felszabadítani a sejtfalakban lévő cukrot, ezáltal mérsékelve a nem módosított biomassza növényekkel kapcsolatos hulladék egy részét, miközben megteremtik a sokkal hatékonyabb bioüzemanyag-előállítás feltételeit is.

Gábor János

Főoldali kép: rawpixel.com - Freepik