211service.com
Skifte græs til gas?
Da præsident Bush under sin State of the Union-tale talte om at gøre noget, der hedder switchgrass, til en fremtidig kilde til ethanol, og dermed reducere USAs afhængighed af olie, fangede det bestemt R. Michael Raabs opmærksomhed.
Raab er præsident og grundlægger af Agrivida, en Cambridge, MA-baseret biotekstartup, der ønsker at tilføje gener til planter for at gøre det billigere og nemmere at forarbejde dem til ethanol. Han håber, at den teknologi, hans virksomhed udvikler, vil gøre ethanol afledt af planter, herunder switchgrass, til et levedygtigt alternativ til benzin.
For nu fokuserer virksomheden sin indsats på majs, der allerede er en kilde til ethanol. Men standard ethanolproduktion bruger kun kernerne. Ethanolproducenter behandler kernerne ved hjælp af enzymer, der nedbryder stivelsen til simple sukkerarter. Sukkerene føres derefter ind i en gæringstank, hvor gær fordøjer dem og producerer ethanol. Men i denne proces smides majsstænglerne og -bladene - omkring halvdelen af plantemassen - væk.
Brug af hele planten ville producere meget mere ethanol – men sukkeret i stilkene og bladene er i form af cellulose, som er en meget mere kompleks kæde af sukkermolekyler. At nedbryde cellulose til simple sukkerarter til gæren kræver en prækonditioneringsproces, der inkluderer varme, højt tryk og syrer. I dag er den proces for dyr til at kunne betale sig – som den også ville være for switchgrass, et træagtigt græs hjemmehørende i Nordamerika, der kan blive ni fod højt (og som nu ingen bruger til ethanol).
Agrivida foreslår at tilføje gener til majsplanterne, som vil producere enzymer til nedbrydning af cellulosen. Dette gør det meget nemmere at forarbejde cellulosen til sukker, hvilket reducerer produktionsomkostningerne til et punkt, hvor det er muligt at bruge hele anlægget, siger Raab. Han forudser, at processen vil være omkring 50 procent billigere end de nuværende processer, når den først modnes. Og det kunne tilpasses skiftegræs, siger han.
Imidlertid kan enzymer, der nedbryder en majs strukturelle elementer, også resultere i svækkede stilke. Så Agrivida har redesignet enzymerne, så de forbliver inaktive i plantens levetid. Kun når de møder betingelserne for forarbejdning, såsom øget temperatur eller tryk eller en ændring i pH-niveau, aktiveres enzymerne. (Raab vil ikke forklare processen i detaljer, fordi den er en del af en patentansøgning.)
Det er klart, at der er en masse potentiel energi, der skal udnyttes. En undersøgelse ved Argonne National Laboratory anslår, at en gallon ethanol fremstillet af majskerner i nutidens processer giver omkring 20.000 BTU mere energi end den energi, der blev brugt til at lave det. Undersøgelsen projekterer, at brug af cellulose fra switchgrass ville tredoble denne nettogevinst til omkring 60.000 BTU pr. gallon, mest fordi der ville blive brugt lidt fossilt brændstof til at dyrke græsset. Men omkostningerne skal ned for at gøre dette praktisk.
Det var denne celluloseholdige ethanol, som præsident Bush talte om, da han foreslog at tilføje $150 millioner til næste års føderale budget til forskning i brugen af switchgrass. Raab siger, at switchgrass er tiltalende; for det første kan en hektar jord producere fire gange så meget vekselgræs som majs. Og skiftegræs er langt hårdere og lettere at dyrke end majs. Energibalancen for ethanol fra skiftegræs er enormt bedre, siger han. Det kræver ikke al gødningen, al kunstvandingen, al den energiintensitet, som majs gør.
Forskere vurderer, at ethanol kan erstatte omkring 30 procent af efterspørgslen efter benzin uden at påvirke fødevareproduktionen. Lige nu udgør ethanol, blandet med benzin, kun omkring 2 procent af brændstoffet i amerikanske biler. Switchgrass kan dyrkes på marginal jord, der ikke kunne understøtte fødevareavl. Og eksperimenter har vist, at en hektar jord kan producere fra 6 til 15 tons skiftegræs, hvilket giver omkring 100 gallons ethanol pr. ton.
Edenspace Systems i Dulles, VA, forsøger også at genmanipulere majs og switchgrass til at være bedre kilder til ethanol. Det er helt klart en idé, der har sparket rundt, siger Ken Keegstra, direktør for Department of Energy Plant Research Laboratory ved Michigan State University, som for nylig blev rådgiver for Agrivida. Jeg tror, at den, der får det implementeret på en praktisk måde, har en rigtig vinder på hånden.
Det vil dog tage tid, før nogen putter gas i deres bil. Hidtil har Agrivida designet enzymer på computeren og dyrket dem i bakterier, men de skal stadig teste, hvordan enzymerne virker i planter. Raab håber at påbegynde markforsøg i slutningen af 2007 for at få godkendelse fra det amerikanske landbrugsministerium til at begynde at markedsføre sin majs i 2010. At tilpasse metoden til skiftegræs vil kræve yderligere to eller tre års akademisk forskning, siger Raab.