Табачные растения могут ускорить развитие биоэнергетики и биопереработки
Исследователи генетически модифицируют табачные растения для производства ферментов, способных расщеплять биомассу из лесного сырья. Это может привести к более эффективному, экономичному и устойчивому производству биотоплива.
Биоперерабатывающая промышленность производит топливо, электроэнергию, тепло и различные химикаты из биомассы, такой как пищевые отходы и лесные материалы. Сегодня отрасль сталкивается с проблемой: клеточные стенки древесной биомассы очень трудно расщепить, и в промышленном процессе требуются большие количества ферментов. Норвежский исследовательский проект направлен на разработку дешёвого производства промышленных ферментов с использованием табака в качестве "зелёной фабрики". Такие ферменты могут использоваться для производства биотоплива второго поколения (из непищевой биомассы) и биохимикатов, заменяющих нефтепродукты.
Производство ферментов в растениях — дешёвый метод
Первый шаг в производстве лесного биотоплива — расщепление биомассы до сахаров с помощью коктейля ферментов. Сегодня высокая стоимость производства ферментов — главное препятствие для рентабельной биопереработки, особенно для норвежской лесной промышленности.
Обычно ферменты производят в ферментёрах. Эта система требует стерильности, больших затрат энергии и воды для контроля давления и температуры. Проект Bioboost направлен на снижение углеродного следа биопереработки за счёт использования генетически модифицированного табака (непищевой культуры) в качестве зелёной фабрики ферментов, чтобы заменить энергоёмкие ферментёрные системы.
"Растения могут бесплатно использовать CO2 и энергию солнца. Весь процесс производства ферментов в растениях дёшев и экологичен", — объясняет руководитель проекта д-р Джихонг Лю Кларк из Bioforsk.
Табак идеален для этой цели из-за большой биомассы листьев, быстрого роста и возможности сбора урожая 3–4 раза в год.
Ферменты — самая дорогая статья расходов
На первом этапе проекта исследователи из Bioforsk, NFLI и NMBU будут искать подходящие ферменты-кандидаты.
"Наш проект направлен на производство ключевых ферментов, расщепляющих клеточную стенку, в табаке по низкой стоимости, а также на выявление новых ценных ферментов", — говорит Лю Кларк.
Промышленный партнёр проекта, компания Borregaard (производитель биохимикатов, биоматериалов и биоэтанола), протестирует полученные ферменты.
"Ферменты — это самая дорогая статья расходов в нашем процессе, после самого сырья", — говорит технический директор Borregaard Гульдбранд Рёдсруд.
Сегодня компания зависит от закупки ферментов у нескольких производителей, поддерживающих высокий уровень цен. Новый способ производства может стать началом более дешёвого пути и повысить конкурентоспособность по сравнению с нефтепродуктами.
Табак и ГМО — как мобильный телефон
Исследователи вставят в табак ген, который заставит растение производить множество ферментов для эффективного расщепления биомассы.
"Мы добавляем генетическую информацию. Функция заключается в конечном продукте. Мы добавляем гены, которые заставляют табак создавать нужные нам продукты", — объясняет Лю Кларк.
Она сравнивает табак с мобильным телефоном: ядро растения остаётся прежним, но с помощью технологии оно приобретает новые полезные функции.
Без серьёзных этических дилемм
По словам Лю Кларк, в данном случае нет серьёзных этических дилемм, связанных с ГМ-технологией:
- Табак не употребляют в пищу.
- В Норвегии он не растёт в дикой природе из-за холодного климата.
- Растения выращиваются в закрытой теплице с разрешения Норвежского директората здравоохранения.
"В этом случае мы используем табак для производства ценных ферментов для промышленности. Я вижу в этом в основном преимущества", — говорит исследователь.
Биотопливо и нехватка политической воли
Страны Северной Европы поставили амбициозные цели по декарбонизации энергосистем к 2050 году. В Норвегии принят ряд стратегий для продвижения возобновляемой энергии и revitalizing лесного сектора.
Borregaard производит 20 миллионов литров этанола в год, из которых около 5 миллионов идут на биотопливо. Однако почти всё оно продаётся за пределами Норвегии.
"Общий рынок биотоплива в Европе находится в застое из-за отсутствия последовательной и предсказуемой политики. В Норвегии для создания рынка не хватает только политического решения", — говорит Рёдсруд.
Он приводит в пример Швейцарию, где принят закон об обязательном смешивании биотоплива второго поколения с ископаемым топливом, что создало устойчивый рынок.