Går det att göra plast av jordärtskockor? Frågan låter kanske märklig men visst går det, något som professor Bo Mattiasson kan intyga. Bo är en av initiativtagarna till en unik bioraffinaderianläggning som invigdes under sommaren 2012 och som är en viktig pusselbit i utvecklingen av processer för att framställa kemikalier, bränslen och andra produkter från biobaserade råvaror.

”Ett bioraffinaderi kan jämföras med ett oljeraffinaderi där råolja raffineras till olika produkter. Det finns dock grundläggande skillnader i teknikerna och den viktigaste hänger samman med vilka utgångsmaterial som används”, berättar Josefin Ahlqvist, som är projektledare för Bioraffinaderi Öresund. ”Jordärtskockan är ett exempel på en råvara som kan användas i ett bioraffinaderi. Sockerbetor, sockerrör vete, potatis, raps, skogsavfall och restprodukter från jordbruket är andra exempel på möjliga råvaror. Alla har biologiskt ursprung och jämfört med de fossila råvarorna i ett oljeraffinaderi blir klimatpåverkan mycket lägre. Slutprodukterna – exempelvis plaster, drivmedel och kemikalier – kan bli exakt de samma oavsett vilken teknik som används”, fortsätter Josefin.

”Det är många forskargrupper över hela världen som arbetar med att omvandla förnyelsebara material till värdefulla produkter. Det är dock mycket som måste falla på plats för att ett bioraffinaderi ska bli en kommersiell framgång”, konstaterar Josefin. ”Priset för råvaran bör vara lågt och tillgången god, miljöpåverkan under odlingen och raffineringen måste vara låg och självklart måste omvandlingen från råvara till färdig produkt vara effektiv. Dessa faktorer måste samspela för att man ska kunna konkurrera med traditionella kemiska metoder.

Inom det svensk-danska projektet Bioraffinaderi Öresund arbetar vi brett med bioraffinering. Anläggningen på Annebergs gård i Skåne ger oss på sikt möjlighet att testa olika råvaror, enzymsystem och processer i pilotskala”, berättar Josefin Ahlqvist.

Plast av jordärtskockor

”Jordärtskockan är växt med underjordiska knölar som innehåller en polymer som heter inulin och som består av sockerarten fruktos i långa kedjor”, berättar Bo Mattiasson i samband med en föreläsning för Utbildningsradion. ”God att gör soppa på men även de ovanjordiska delarna av växten innehåller användbara kemiska ämnen. Växten kan odlas över stora arealer och det finns all anledning att fundera över hur man kan använda de delar som inte hamnar på matbordet”.

På Bioraffinaderi Öresund framställer man kemikalier, bränslen och andra produkter från biobaserade råvaror.

På Bioraffinaderi Öresund framställer man kemikalier, bränslen och andra produkter från biobaserade råvaror.

Bo och hans forskarkollegor använder sig bland annat av den salttolersanta bakterien Halomonas boliviensis för att framställa polyhydroxysmörsyra (PHB). Bakterien har man hittat på ett mycket speciellt ställe, nämligen i sjön Laguna Colorada på 4 000 meters höjd i Bolivia. Bakterien fick följa med till forskningslaboratorierna i Lund och är ett exempel på hur levande organismer kan användas för att framställa baskemikalier till kemiindustrin. En koloni av Halomonas placeras i ett speciellt kärl (fermentor) och med lämplig näring – exempelvis fruktos från skaften av jordärtskocka – tillväxer de snabbt. Bakterien innehåller ett speciellt enzym som katalyserar bildningen av PHB. Ungefär 80 procent av bakteriernas torrvikt kommer efterhand att bestå av polyhydroxysmörsyra. Denna polymer kan sedan renas och användas som råvara för bionedbrytbar plast.

”Ett annat exempel är sockerarten glukos som med hjälp av bioteknik kan omvandlas till propionsyra, mjölksyra, etanol, butanol och mycket annat. Den här typen av molekyler är högintressanta för den kemiska industrin som använder dem som baskemikalier för att tillverka mängder av olika produkter”, förklarar Bo. ”För närvarande arbetar vi bland annat med att framställa propionsyra som i sin tur kan användas för att framställa akrylsyra som används för att framställa akrylplast”.

”Vi ser massor av möjligheter och är ständigt på jakt efter bakterier och andra mikroorganismer som kan fungera som biokatalysatorer. Vi letar ofta i extrema miljöer som heta källor, arktiska områden eller i saltrika miljöer”, fortsätter Bo Mattiasson. ”Har vi tur så gör mikroorganismerna det vi vill och kan direkt användas i våra fermentatorer. Ibland ser vi att de har exakt det enzymsystem vi letar efter men att de fungerar sämre i fermentationsutrustningen. Då har vi möjlighet att gå in i mikroorganismens DNA för att plocka ut genen som bildar det intressanta enzymet och montera in genen i en annan organism”.

Försök i realistisk skala

När forskarna har funnit en lämplig biokatalysator är det dags att utnyttja bioraffinaderiet. Den nya pilotanläggningen i Anneberg kommer att ge forskare och industri möjligheterna att göra försök i realistisk skala. Anläggningen ska också vara tillgänglig för undervisningsändamål. Kärnan i bioraffinaderiet är ett antal tankar i storlekar från några hundra liter till 10 kubikmeter. I ett första steg mals växterna ner till en ”soppa”. Beroende på vilken slutprodukt som man vill framställa tillsätts biokatalysatorer, dvs mikroorganismer med specifika enzymsystem. Mikroorganismerna utnyttjar substratet och omvandlar biomassan till nya molekyler som kan renas och användas i många sammanhang.

Kärnan i den nya pilotanläggningen i Anneberg är ett antal tankar i storlekar från några hundra liter till 10 kubikmeter.

Kärnan i den nya pilotanläggningen i Anneberg är ett antal tankar i storlekar från några hundra liter till 10 kubikmeter.

”Självklart har vi fokus på den slutprodukt som vi vill framställa i bioraffinaderiet, men vi tänker också på hur vi på bästa sätt kan utnyttja det som blir över i de biokemiska processerna. Det kan vara oanvänt material, biprodukter eller oönskade produkter som bildats genom att fel bakterier har varit närvarande i processen”, berättar Bo Mattiasson. ”Vi slänger ingenting utan använder resterna till produktion av biogas. En del av biogasen kan till exempel användas till den biogasbil som används av projektets personal. Vi får också ut en rötrest som används som biogödsel. Vi försöker tänka integrerat och i första hand utnyttja biomassan för produktion av kemikalier och material – det är de stora pengarna ligger, men det är också viktigt att utnyttja biprodukterna på ett miljöanpassat sätt”, avslutar Bo.

Artikeln publicerades i september 2013