Enzymer, genetiskt konstruerad för att undvika att fastna på ytorna på biomassa, såsom majsstjälkar, kan sänka kostnaderna för produktion av cellulosabaserade biobränslen som etanol. Kredit:Shishir Chundawat/Rutgers University och U.S. Department of Energy.
Biobränslen som etanolen i amerikansk bensin kan bli billigare tack vare experter vid Rutgers University-New Brunswick och Michigan State University.
De har visat hur man designar och genetiskt manipulerar enzymytor så att de binder mindre till majsstjälkar och annan cellulosabiomassa, minska enzymkostnaderna vid produktion av biobränslen, enligt en studie publicerad den här månaden på tidningens omslag ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
"Slutsatsen är att vi kan minska kostnaderna för att omvandla biomassa till biobränslen, "sade Shishir PS Chundawat, senior författare till studien och en biträdande professor vid Institutionen för kemisk och biokemisk teknik vid Rutgers University-New Brunswick.
Vanligtvis, enzymerna knackade på för att vända växelgräs, majsstjälkar (majsstjälkar, löv och andra rester) och poppel till biobränslen uppgår till cirka 20 procent av produktionskostnaderna, sa Chundawat, vars avdelning finns på Tekniska högskolan. Enzymer kostar cirka 50 cent per gallon etanol, så återvinning eller användning av färre enzymer skulle göra biobränslen billigare.
I USA, bensin innehåller vanligtvis upp till 10 procent etanol och majskorn är etanolens primära råvara, enligt U.S. Energy Information Administration. Bioraffinaderier producerar cirka 15 miljarder liter etanol om året.
De senaste åren, vissa raffinaderier började omvandla de oätliga delarna av majsväxter till etanol, Sa Chundawat.
"Utmaningen är att bryta ner cellulosa (växt) material, med hjälp av enzymer, till sockerarter som kan jäsa till etanol, "sa han." Så alla framsteg när det gäller att göra enzymbehandlingssteget billigare kommer att göra kostnaden för biobränsle billigare. Detta är ett ganska svårt problem som kräver att du angriper det från olika perspektiv, så det tar tid. "
Biomassa innehåller lignin, en organisk polymer som binder till och stärker växtfibrer. Men lignin inaktiverar enzymer som binder till det, hämmar ansträngningarna att minska enzymanvändning och kostnader, enligt Chundawat.
Forskarna från Rutgers och Michigan State University visade hur specialdesignade enzymer (proteiner) kan begränsa deras bindning till och inaktivering av lignin. Det skulle i slutändan minska enzymanvändningen och göra enzymåtervinning möjlig för bioraffinaderier inom en snar framtid, Sa Chundawat.
