Nu bliver det billigere at lave biobrændsel til bilen
Det er miljøvenligt at lave brændstof til bilen af planterester - men det er også dyrt, fordi arbejdet kræver kostbare enzymer, der kontrolleres af store, internationale selskaber. Nu præsenterer det dansk/irakisk forskerhold en ny teknik, der udelader de dyre enzymer. Produktionen af biobrændsel bliver dermed mulig for mange flere aktører, og det kan bringe prisen ned.
Verdens biler har brug for brændstof, også når undergrundens lagre af fossile brændstoffer slipper op. Brændstoffet bioethanol, der udvindes af planter, er en stærk erstatningskandidat, og især lande som USA er langt fremme med produktionen af bioethanol fra fx majskerner.
Majskerner er imidlertid en plantedel, som også kan bruges som fødevare, og derfor er den store udfordring at kunne producere bioethanol fra plantedele, som vi ikke også kan bruge til fødevarer. Den dag, vi på rentabel vis kan producere bioethanol fra plantedele, der ikke kan bruges til fødevarer, vil blive en milepæl for bioteknologien.
”Målet er at kunne producere bioethanol fra de plantedele, der indeholder cellulose. Cellulose er vanskeligt at nedbryde, og disse plantedele er derfor ikke interessante som fødevarer. Cellulose findes overalt i naturen i rige mængder, fx i majsplantens stængler. Hvis vi kan lave bioethanol af majsstænglerne og bruge kolberne som fødevare, er vi nået langt”, forklarer Per Morgen, lektor, dr. scient. ved Institut for Fysik, Kemi og Farmaci på Syddansk Universitet.
Cellulose sidder som lange kæder i planternes cellevægge, og de er svære at nedbryde. Det er dog ikke umuligt; der findes på markedet forskellige patenterede enzymer, der kan klare opgaven at nedbryde cellulose til sukker, som så igen kan bruges til at fremstille bioethanol.
”De patenterede enzymer er dyre i indkøb. Vi præsenterer nu en helt enzymfri teknik, der ikke er patenteret, og som heller ikke er kostbar. Teknikken kan frit benyttes af alle”, forklarer Per Morgen.
Sammen med kolleger fra University of Baghdad og Al-Muthanna University i Irak forklarer han, at det ikke er et enzym, men en syre, der har hovedrollen i den nye teknik.
Det er syren, der gør det
Syren hedder RHSO3H, og den er lavet med udgangspunkt i risskaller. Syren tilsættes cellulosen i stedet for enzymer, og slutproduktet bliver sukker.
”Mine irakiske kolleger har lavet syren af behandlede risskaller. Risskaller og slutproduktet efter forbrænding af skallerne er et kæmpe restprodukt fra risproduktion over hele verden, så de er hverken svære eller dyre at få fat i”, siger han.
Asken fra afbrændte risskaller har et højt indhold af silikat, og det er netop silikat, der spiller hovedrollen i produktionen af den nye syre. Forskerne parrede silikat-partiklerne med chlorsulfonsyre og fik syre-molekylerne til at sætte sig fast på silikat-forbindelserne.
”Resultatet blev et helt nyt molekyle – syren RHSO3H, som kan erstatte enzymerne i arbejdet med at nedbryde cellulose til sukker”, forklarer Per Morgen.
Han er særligt stolt af, at alle led i denne måde at producere bioethanol på er miljøvenlige og tilgængelige for alle: Katalysator-syren laves af allerede tilgængelige planterester; den kan genbruges mange gange; opskriften kan ikke patenteres, og der produceres bioethanol fra celluloseholdige plantedele, som ellers ikke kan bruges til noget.
”Cellulose er verdens mest almindelige biologiske materiale, så der er nok at tage af”, supplerer han.
Siden 2010 har det været lovpligtigt i Danmark at tilsætte fem pct. bioethanol til al benzin. Man kan tilsætte op til 85 pct. bioethanol til benzinen, og det er almindeligt i flere sydamerikanske lande. Mens der i Danmark er fokus på at producere bioethanol af sværtomsættelige planterester som fx halm (kaldet andengenerations bioethanol), producerer fx USA og Brasilien bioethanol af letomsættelige sukkerkilder som stivelse og sucrose fra fx majs og sukkerrør (dette kaldes førstegenerations bioethanol).
Anvendelsen af bioethanol nedsætter bilernes CO2 udslip og forbruget af fossile brændstoffer.
Fakta: Sådan skabte forskerne RHSO3H
3 gram aske fra afbrændte risskaller blev blandet med 100 ml kaustisk soda (NAoH) i en plastikbeholder. Opløsningen blev omrørt i 30 minutter ved stuetemperatur, så askens indhold af silikat blev omdannet til natriumsilikat. Opløsningen blev tilsat salpetersyre for at kontrollere dens koncentration, og så blev der tilsat chlorsulfonsyre. Da ph-værdien nærmede sig 10, begyndte en hvid gel at dannes. Tilsætningen af salpetersyre fortsatte, indtil ph-værdien nåede 3, hvorefter gelen hvilede i 24 timer ved stuetemperatur. Derefter blev den centrifugeret seks gange med destilleret vand, og til sidst blev produktet renset med acetone. Produktet blev nu tørret ved 110 grader i 24 timer, og til sidst blev det stødt til et fint pulver med en vægt på 6,4 gram. Dette pulver var RHSO3H.
Ref: K. M. Hello, H.R. Hasan, M.H. Sauodi, P. Morgen: Cellulose hydrolysis over silica modified with chlorosulphonic acid in one pot synthesis, Applied Catalysis A, General (2014).