vrijdag, 20. november 2009 - 9:25

Delftse doorbraak in productie van bio-ethanol uit landbouwafval

Delft

Door het inbouwen van één bacterie-gen in gist, hebben onderzoekers van de TU Delft drie belangrijke verbeteringen in de productie van bio-ethanol uit landbouwafval gerealiseerd: meer ethanol, minder azijnzuur en de eliminatie van het bijproduct glycerol.

Hun vindingen zijn deze week gepubliceerd in het tijdschrift Applied and Environmental Microbiology.

Autobrandstof

Bio-ethanol wordt door de gist Saccharomyces cerevisiae gemaakt van suikers uit plantenmateriaal. De gist is hetzelfde micro-organisme dat in bier en wijn alcohol maakt. De productie van bio-ethanol neemt snel toe vanwege het gebruik van bio-ethanol als autobrandstof. Nu al is het met 65 miljard liter per jaar het grootste product van de industriële biotechnologie.

Tweede generatie

Bio-ethanol wordt uiteraard bij voorkeur gemaakt uit grondstoffen die niet concurreren met voedselproductie. Wereldwijd wordt daarom veel onderzoek gedaan naar zogenaamde ‘tweede-generatie’ bio-ethanol. Deze wordt geproduceerd uit reststromen van de landbouw, zoals bijvoorbeeld tarwestro of maïsloof.

Wanneer suikers uit zulke grondstoffen worden vrijgemaakt, komen er echter ook behoorlijke hoeveelheden azijnzuur vrij. Azijnzuur kan de productie van bio-ethanol door gist remmen.

Een andere moeilijkheid in de bio-ethanolproductie is dat ongeveer vier procent van de suiker verloren gaat door de vorming van het bijproduct glycerol. Deze glycerolvorming werd lang beschouwd als een onvermijdelijke consequentie van het productieproces.

Gistgenen

Onderzoekers van de TU Delft hebben dit nu echter omzeild. Uitgangspunt was daarbij dat het schadelijke azijnzuur door de gist óók kan worden omgezet in ethanol. Het blijkt dat daarvoor slechts één enkel gen ontbreekt in de gist.

Door dit gen nu vanuit de bacterie E. coli over te plaatsen in de gist, verkregen onderzoekers van de TU Delft en het Kluyver Centre for Genomics of Industrial Fermentation een gist die azijnzuur kan omzetten in ethanol.

Door deze verandering vervalt de functie die de glycerolproductie in het hele proces vervult. De wetenschappers toonden dit in de praktijk aan door twee genen die noodzakelijk zijn voor de vorming van glycerol uit de gist te verwijderen.

Drie vliegen in één klap

De Delftse uitvinding wordt enthousiast samengevat door onderzoeksleider Jack Pronk: ‘We slaan met deze simpele genetische ingreep in het laboratorium drie vliegen in één klap: geen glycerol als bijproduct, hogere ethanolopbrengsten en verlaagde concentraties van azijnzuur’.

Om toepassing op industriële schaal te realiseren, moet het concept worden geïmplementeerd in industriële giststammen en getest onder industriële omstandigheden. De Delftse onderzoekers, die octrooi hebben aangevraagd op hun uitvindingen, hopen industriële toepassing te versnellen door intensieve samenwerking met het bedrijfsleven.
Categorie:
Tag(s):