Credit: Colourbox

Bagegær kan blive vejen til fossilfri plastikproduktion

fredag 11 okt 19

Kontakt

Irina Borodina
Senior Researcher
DTU Biosustain
45 25 80 20

Akrylsyre

  • Ca. 50-75 pct. af al akrylsyre omdannes i dag til superabsorberende polymerer, f.eks. sodiumpolyakrylat, som er det funktionelle sugende materiale i hygiejnebind og børnebleer. Polymererne formes til små gelékugler, der kan suge op mod 100 gange deres egen vægt.

  • Akrylsyre bruges også til maling, der næsten altid er baseret på akryl. Stoffet polymeriserer nemt, så der dannes en fin overflade, som er robust og ikke skaller af.

  • Akrylsyre bruges også til plexiglas, som anvendes til skærme, akvarier, kontaktlinser, tandproteser m.m.
Almindeligt bagegær kan genmanipuleres til at producere en syre kaldet 3HP. Syren kan omdannes til akrylsyre, der anvendes til bl.a. fremstilling af klart plastik.

Akrylsyre er et efterspurgt stof i kemikalieindustrien, fordi den bl.a. bruges til fremstilling af gennemsigtige plastiktyper som f.eks. skærme, akvarier, kontaktlinser og tandproteser. Ifølge en undersøgelse fra konsulent- og markedsanalysefirmaet Grand View Research vil markedet for akrylsyre være på over 22 mia. dollar med en årlig efterspørgsel på næsten ni mio. ton i 2022.

I dag produceres akrylsyre fra gas og olie. Men ved hjælp af genteknologi, gærceller og biomasse som f.eks. sukker kan produktionen af akrylplast gøres fossilfri. Dette har en gruppe fra DTU Biosustain med seniorforsker Irina Borodina i spidsen forsket sig frem til.

Gær skulle toptunes

Forskergruppen har ved hjælp af genmanipulation fået gærceller til at fremstille 3-Hydroxypropionisk syre – eller 3HP. Denne syre kan omdannes til akrylsyre, når den dehydreres, hvilket er en relativt simpel og billig kemisk proces.

Gruppen tog udgangspunkt i to eksisterende produktionsveje i gærcellen, som de forlængede’ med enzymer fra andre organismer. Generne til enzymerne fandt de bl.a. i den røde melbille og i bakterier som E. coli og Bacillus cereus. Da forskerne havde bygget produktionsvejene i cellen, omdirigerede de gærcellens stofskifte for at sikre, at cellen fremstillede så meget 3HP som muligt i stedet for at bruge sin energi på at lave andre stoffer.

Efter tre år havde forskergruppen udviklet en gærstamme, der kunne producere 44 g/L 3HP. ”Vi har vist, at det kan lade sig gøre. Nu er det op til virksomhederne at videreudvikle teknologien,” siger hun.

For at være kommercielt interessante skal stammerne nemlig kunne producere op mod 200 g/L 3HP. At toptune og finpudse gærstammerne til at producere så meget kræver en investering i videreudvikling, men ifølge Irina Borodina kan det sagtens lade sig gøre.

Sukker er dyrere end olie

"Vi har vist, at det kan lade sig gøre. Nu er det op til virksomhederne at videreudvikle teknologien."
SENIORFORSKER IRINA BORODINA, DTU BIOSUSTAIN

Mens forskerholdet på DTU Biosustain udviklede teknologien, var flere store enzym- og kemikalievirksomheder også i gang med at producere 3HP biologisk i såvel gær som i E. coli, dog med lidt anderledes metoder. Men den biologiske 3HP har svært ved at konkurrere prismæssigt med den fossilbaserede produktion. Generelt sætter de lave oliepriser nemlig en stopper for den grønne omstilling, mener Irina Borodina:

”Det er en uretfærdig konkurrence. Olieindustrien kan sælge kemikalierne endnu billigere, end de gør i dag, og stadig få profit, mens bioproducenterne næsten ingen profit får.”

Udfordringen er, at mikroberne skal fodres med biomasse som f.eks. sukker for at producere biokemikalier. Sukkerproduktion kræver, at landmanden har sået, gødet, høstet og bearbejdet biomassen, og det betyder, at sukker ender med at blive dobbelt så dyr som olie.

”Men hvis vi medregner de miljø-, sundheds- og klimaskader, som oliebaserede kemikalier og brændstoffer forårsager, og tilføjer disse omkostninger til prisen, skulle oliebaserede kemikalier og brændstoffer være meget dyrere – og så ville det kunne betale sig at bruge biobaserede produkter,” siger Irina Borodina.