Plezier van zeewier
Er is meer te beleven aan zeewier dan sushi. Zeewieren zijn ook serieuze kandidaten als bron voor biobrandstoffen. Dat bewezen Amerikaanse wetenschappers deze week door een bacterie te ontwerpen die de suikers in zeewier direct omzet in bioethanol.
Dat zeewieren nu nog niet razend populair zijn voor biobrandstofproductie, komt omdat er weinig handelbare micro-organismen zijn die zeewierkoolhydraten kunnen afbreken. De bekende bacterie Escherichia coli is wel gehoorzaam in het lab, maar is weer niet zo handig in het afbreken van koolhydraten.
Onderzoekers van het Amerikaanse bedrijf Bio Architecture Lab gaven E. coli daarom de genen om zeewiersuikers af te breken en er ook meteen ethanol van te maken. Dat schreven zij deze week in het toonaangevende tijdschrift Science.
Flickr.com, AJ Cann via CC BY-NC 2.0
Sleutelen aan het genoom
Zeewieren bestaan voor ongeveer zestig procent uit fermenteerbare koolhydraten – de helft daarvan is alginezuur, de rest vooral mannitol en glucose – die door micro-organismen tot ethanol gefermenteerd kunnen worden. E. coli heeft van zichzelf enzymen om mannitol en glucose af te breken, maar met alginezuur kan deze bacterie helemaal niks.
Daar hebben de wetenschappers van het Bio Architecture Lab verandering in gebracht. Ze spitten een DNA-database door waarin de genomen van allerlei bacteriën opgeslagen liggen, en bij een bacterie die voorkomt in zeewater (genaamd Vibrio splendidus) was het raak: deze bacterie heeft bepaalde genen die verantwoordelijk zijn voor het afbreken van alginezuur. De betreffende genen bouwden ze in in het chromosoom van E. coli.
Vervolgens was er een stap nodig om E. coli ethanol te laten maken uit de afgebroken koolhydraten. Daarvoor werd een beroep gedaan op de enzymen van de bacterie Zymomonas mobilis – een intensief bestudeerde bacterie, vanwege zijn vermogen suikers te fermenteren. Ook die genen kregen een plekje kregen in het genoom van E. coli, waardoor hij in staat was om zeewierkoolhydraten meteen om te zetten in ethanol. Per één kilo gedroogd zeewier leverde dat zo’n 281 gram ethanol op: tachtig procent van wat de geschatte haalbaarheid is. Een heel mooi resultaat dus.
Bio Architecture Lab
Opschalen
De opbrengst aan bioethanol per kilo zeewier is naar schatting twee keer zo hoog als de ethanolproductie per kilo suikerriet, en wel vijf keer zo hoog als die uit mais.
Verder hebben zeewieren nog een aantal kenmerken die wetenschappers en de energie-industrie enthousisast maken. Voor het kweken van zeewieren is geen landbouwgrond nodig, geen (kunst)mest, geen zoetwaterbronnen en er zijn geen nadelige gevolgen voor de voedselvoorraden. Wat bijvoorbeeld wel het geval is bij mais.
Voordat zeewier het speelterrein van de biobrandstoffen kan betreden, moet eerst de productie opgeschaald worden. Maar zodra dat lukt, kan zeewier een grote bijdrage gaan leveren aan de groeiende vraag naar duurzame brandstoffen.
Bron:
Adam J. Wargacki e.a. An Engineered Microbial Platform for Direct Biofuel Production from Brown Macroalgae. Science. Online publicatie op 20 januari 2012.
