Forskning: Bränsle av bakterier
Solljus, koldioxid och bakterier. Det är de tre komponenter som KTH-forskare nu använder för att ta fram butanol, ett kolväte som i likhet med bensin kan användas som fordonsbränsle.
Fördelen med att ta framkolvätet butanol i jämförelse med bensin är dock att råvarorna finns i överflöd och framställningen har potential att bli 20 gånger så effektiv jämfört med av etanol från majs och sockerrör. Cyanobakterier, organismer som mer populärt kallas för blågröna alger och är kända från tv för att de gör om Östersjön till en stinkande, kletig gegga var och varannan sommar, är KTH-forskarnas nya favorit. Skillnaden mot kusinerna i den återkommande invasionen av innanhavet i öst är dock att KTH-forskarnas cyanobakterier är genmodifierade för att framställa butanol.
– Vi har framgångsrikt visat att cyanobakterier kan producera butanol. Genom att relevanta gener integreras på rätt ställe i cyanobakteriens arvsmassa har vi lurat cellerna att producera butanol istället för att de fyller sin normala funktion, säger Paul Hudson , forskare på Skolan för bioteknologi vid KTH och den som leder forskningsarbetet.
Än så länge rör det sig om små mängder butanol. Samtidigt har Paul och hans forskarkollegor lyckats länka ihop butanolproduktionen till cyanobakteriernas naturliga metabolism, vilket gör deras arbete unikt.
– Vi har demonstrerat att vi kan kontrollera butanolproduktionen genom att ändra på förutsättningarna i den omgivande miljön. Det här öppnar för andra möjligheter till kontroll, till exempel att enbart framställa butanol under särskilda tidpunkter på dygnet, säger Paul Hudson.
När kan vi förvänta oss att det finns butanol i pumparna på den lokala macken?
– Vi är mycket upprymda att vi nu lyckats framställa biobränsle från cyanobakterier. Samtidigt ska vi komma ihåg att framställningsprocessen skiljer sig markant från dagens biobränslen och vi behöver förbättra framställningen hundrafaldigt innan den blir kommersiellt gångbar. Jag uppskattar att det lär dröja cirka 10 år innan vi är där. Framställningen av biodiesel från alger har kommit längre, det finns redan en demonstratoranläggning för detta i New Mexiko, USA, säger Paul Hudson.
En av Sveriges mest betydande bioteknikforskare, professor Mathias Uhlén vid KTH, har det övergripande ansvaret för projektet. Enligt honom är det ett ganska nytt område att använda ingenjörsmässiga metoder för att bygga om i arvsmassan hos mikroorganismer. Lyckas forskarna att bygga en bakterie som tillverkar billig bensin av solljus och koldioxid så kommer det att förändra världen, menar han, och får medhåll från Paul Hudson.
– Jag håller med Matias. Ett av problemen med de biobränslen vi har i dag, det vill säga majsetanol, är att priset på majs sakta stiger men samtidigt hoppar upp och ner hela tiden och det tämligen oförutsägbart. Tillkommer gör bristen på odlingsbar mark och att majsetanolframställningen även påverkas av oljepriset då majsen kräver transporter. Bränsle baserat på cyanobakterier kräver å sin sida väldigt lite markutrymme för att framställas. Och tillgången på råvarorna - solljus, koldioxid och saltvatten - är i princip oändlig, säger Paul Hudson.
Han tillägger att vissa cyanobakterier dessutom klarar att extrahera kväve ur luften och därmed inte behöver något gödsel. Nästa steg i forskningen är att se till att cyanobakterierna producerar butanol i större mängder utan att de dör av utmatning eller av butanolen som de inte tål särskilt bra. Efter det gäller det att modifiera fler gener så att slutprodukten blir till längre kolväten som fullt ut kan fungera som ersättning till bensin. Slutligen ska processen ut från labbet och skalas upp så att den fungerar industriellt.
Det finns dessutom planer på att utveckla bränsle ur cyanobakterier som är mer energirik och därmed särskilt lämpad för flygplansmotorer. Projektet, som går under namnet Formas Center for Metabolic Engineering och även involverar forskare vid Chalmers, har fått 25 miljoner kronor av forskningsstiftelsen Formas.
KORTFAKTA/Butanol
Är precis som bensin ett kolväte vilket innebär att butanolen består av kemiska grundämnen väte, syre och kol.