Enzymboost kan fremskynde produktionen af ​​biobrændstoffer og andre bioforarbejdede materialer

Kejserlige forskere har forbedret processen med at bruge biologi til at fremstille produkter som brændstoffer, plast, lægemidler, og kosmetik.

Dette kan føre til billigere og mere miljøvenlig produktion af biobrændstoffer og mere effektiv genanvendelse af plast.

Bioforarbejdning, som bruger levende celler eller deres komponenter til at fremstille produkter såsom biobrændstoffer, plast, lægemidler, og kosmetik, er tidskrævende og dyrt.

Nu, Kejserlige forskere siger, at de kan nedbryde plantebaseret biomasse 30 gange hurtigere end i øjeblikket muligt.

Dr. Alex Brogan, fra Imperial College Londons afdeling for kemiteknik, og kolleger modificerede glucosidaseenzymet, som hjælper med at nedbryde komplekse kulhydrater i biomasse, som cellulose fra planteceller, i sine grundlæggende enheder, glukose. Glukosen kan derefter fermenteres til fremstilling af ethanol, en form for biobrændstof.

Frigivelse af glucose fra cellulose er i øjeblikket den dyreste og tidskrævende del af processen. Dette skyldes dels, at enzymer typisk holder op med at arbejde ved temperaturer over 70 ° C, og når de er i industrielle opløsningsmidler som ioniske væsker. Imidlertid, hvis enzymet kunne fungere ved højere temperaturer og ioniske væsker, betingelserne ville fremskynde processen.

For at gøre glucosidase mere robust, Dr. Brogan og kolleger ændrede sin kemiske struktur for at lade den modstå varme på op til 137 ° C. Ændringen betød også, at de kunne bruge enzymet i ioniske væsker i stedet for det sædvanlige vand, og at de kunne bruge et enzym i stedet for tre.

De fandt ud af, at den kombinerede effekt af varmebestandighed og opløselighed i ioniske væsker øgede glukoseudbyttet 30 gange. Hvis teknikken tages op i stor skala, brændstofrelaterede kulstofemissioner kan falde med 80-100 pct.

Resultaterne offentliggøres i dag i Naturkemi .

Hovedforfatter Dr. Brogan sagde:"Vi har gjort bioforarbejdning hurtigere, hvilket vil kræve mindre udstyr og reducere CO2 -fodaftryk. En stor fordel ved dette vil være øget produktion af biobrændstoffer - hvilket muligvis kan hjælpe biobrændstoffer til at blive mere udbredt som følge heraf. "

Biobrændstoffer er brændstoffer fremstillet af levende stof som planter, ellers kaldet biomasse. De er bedre for miljøet end fossile brændstoffer som kul og gas, fordi de er fremstillet af vedvarende kilder og udleder langt mindre samlet kuldioxid.

Seniorforfatter Dr. Jason Hallett, også fra Imperial's Department of Chemical Engineering, sagde:"Brug af biobrændstoffer fremstillet af majsstivelse, træer og andet plantemateriale til køretøjer og endda elproduktion kan reducere CO2 -emissionerne massivt. "

Ændringen kan anvendes på en lang række enzymer, til en lang række applikationer, såsom fremstilling af brændstoffer fra affald og genbrug af plast, og kan gøre bioforarbejdning mere effektiv.

"Ikke-vandig homogen biokatalytisk omdannelse af polysaccharider i ioniske væsker under anvendelse af kemisk modificeret glucosidase" af Alex P. S. Brogan, Liem Bui-Le og Jason P. Hallett, udgives den 15. juni 2018 i Naturkemi .