Alger som mikroskopiske bioraffinaderier

Nogle råmaterialer er begrænsede og ikke tilgængelige og kan udvindes overalt i verden - som vi bliver meget opmærksomme på lige nu ved eksemplet med fossile brændstoffer og stigende energipriser. Vedvarende råstofkilder vil derfor spille en stadig vigtigere rolle i fremtiden som energikilder, men ideelt set også som leverandører af byggesten til mere miljøvenlige kemikalier og materialer.

For at bruge fornybare råmaterialer – såsom planteolier – til fremstilling af kemikalier, skal de først forarbejdes og i nogle tilfælde omdannes kemisk. I industrien omtales denne proces almindeligvis som raffinering. Hidtil har det været nødvendigt med komplekse processer for at udvinde og adskille bioråmaterialerne fra de celler, de blev produceret i, før materialerne kunne opgraderes og videreforarbejdes.

Udvidelse af cellernes naturlige maskineri

Doktorgradsforsker Natalie Schunck og professor Stefan Mecking fra Institut for Kemi ved Universitetet i Konstanz har nu åbnet op for en måde at gøre trinnet med at opgradere bæredygtige råvarer meget mere effektivt. Det lykkedes dem at introducere egnede syntetiske katalysatorer, stoffer, der fremkalder de ønskede opgraderingsreaktioner, i encellede alger – specifikt til det sted, hvor de producerer og opbevarer deres lipider.

I deres seneste papir i Angewandte Chemie International Edition , beskriver forskerne, hvordan katalysatorerne med succes blev transporteret til deres destination. Derudover giver de bevis for, at den katalysator, de har brugt, forbliver stabil i algecellernes lipidopbevaringsrum og opfylder den forventede opgave der:omdannelsen af ​​algecellernes umættede fedtsyrer til modificerede, langkædede byggesten til produktion af bæredygtige kemikalier.

"Ved at introducere katalysatorerne lykkedes det os at tilføje en kemisk reaktion til algernes maskineri, som ikke forekommer i naturen, men som er yderst relevant for opgraderingen af ​​olier og fedtstoffer i råvareforarbejdningsindustrien – olefinmetatese. Algecellerne kunne således vendes. ind i små raffinaderier," siger Mecking.

Binder atmosfærisk kuldioxid

De mikroalger, Schunck valgte, er udfordrende, fordi de har en cellevæg, der skal overvindes. For stadig at smugle sin katalysator til sin destination brugte forskeren et trick:Hun koblede katalysatoren til et farvestof, der normalt bruges til at farve algecellernes lipidlagre. På denne måde var hun i stand til at sikre og også observere, at katalysatoren når sit mål.

"Natalie Schunck lykkedes med dette meget vanskelige eksperimentelle arbejde på grund af sine fremragende kvaliteter som forsker. Dette projekt krævede omfattende ekspertise inden for kemi og solid viden om biologi, som hun begge havde erhvervet sig på Life Science-studiet," forklarer Mecking.

Afgørende fordele ved sådanne alger er indlysende:De er fotoautotrofe, idet de bruger atmosfærisk kuldioxid som kulstofkilde og sollys som energikilde til fotosyntesen af ​​komplekse kemiske forbindelser, såsom deres fedtsyrer. Dette gør dem til lovende kandidater, når det kommer til at finde producenter af vedvarende ressourcer.

"Ved at udvide det funktionelle spektrum af alger er vi nu et skridt tættere på at bruge dem på lang sigt som en levende mikrofabrik for bæredygtige kemikalier," slutter Mecking. + Udforsk yderligere

Enkel metode til at udvinde bioaktive stoffer af høj værdi fra encellet algeolie