Gennembrud: Danske forskere finder 'omvendt fotosyntese'
Danskere står bag ny stor opdagelse: Sollys kombineret med et særligt enzym kan bryde kemiske bindinger i organisk materiale for eksempel i planter. Omvendt fotosyntese, kalder forskerne processen, som kan få stor industriel betydning.

Når Solen bliver opfanget af planternes farvepigment klorofyl, sker der fotosyntese og planternes masse (cellevægge) bliver dannet. Nu har danskere forskere fundet ud af, at det omvendte kan ske. Når man tilsætter et bestemt enzym, kan Sollys nedbryde de kemiske bindinger i planterne, som giver dem masse. (Foto: Shutterstock)

 

Danske forskere har opdaget en naturlig proces, hvor energi fra sollys kan bruges til at nedbryde plantemateriale frem for at opbygge det.

Fundet har potentiale til at kunne effektivisere den industri, hvor man har brug for at bryde kemiske bindinger, for eksempel for at kunne udvikle lægemidler eller producere bioethanol af organisk materiale.

»Dette fund ændrer spillereglerne. Det kan komme til at ændre industriens produktion af brændstoffer og kemikalier, så forurening bliver markant reduceret,« siger en af forskerne bag opdagelsen, professor Claus Felby fra Københavns Universitets Plant Science Center i en pressemeddelelse.

Sollys forårsager nedbrydning af cellulose

Opdagelsen af den omvendte fotosyntese, hvor sollys bruges til at nedbryde plantemateriale i stedet for at opbygge det, er netop publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Claus Felby og hans kolleger opdagede processen, da de lavede forsøg med klorofyl, som er det pigment, der giver planter deres grønne farve.

Når der sker fotosyntese i naturen, opsamler klorofyl energien i sollyset, og i processen dannes cellulose. Cellulose er et organisk stof, der består af tætliggende kæder, som er bundet sammen på tværs af hydrogenbindinger. Cellevæggene i planter består mest af cellulose.

I laboratoriet opdagede forskerne, at det modsatte sker, når man også tilsætter enzymer kaldet monooxygenaser.

Klorofyl tilsat sollys og monooxygenaser nedbryder cellulosen - det vil sige plantemassen - i stedet for at opbygge den. I processen bliver cellulosens kemiske bindinger brudt.

»Vi kalder det ‘omvendt fotosyntese’, fordi enzymerne bruger atmosfærens ilt og sollyset til at nedbryde og transformere carbon-bindinger blandt andet i planter i stedet for at opbygge dem og producere ilt, som er det, man typisk forstår ved fotosyntese,« siger en anden forsker bag opdagelsen, ph.d. Klaus Bendikt Möllers i pressemeddelelsen.

Fundet kan måske effektivisere biogasproduktion

Monooxygenaser er naturlige enzymer, som allerede bliver brugt af svampe i naturen til at nedbryde plantemateriale. Men processen tager lang tid, og den er energikrævende.

Fakta

Bioethanol er brændstof dannet af nedbrudt biologisk materiale såsom planter og organisk affald. 1. generations bioethanol fremstilles af sukker- og stivelsesholdige planter såsom sukkerroer, sukkerrør, korn og majs - altså råvarer, der kunne have været brugt som fødevarer. De sukkerholdige planter koges og hakkes, så plantefibrene nedbrydes. Herefter tilsættes vand og gær. Når blandingens alkoholprocent når omkring 12, destilleres væsken. 2. generations bioethanol laves af organiske restprodukter for eksempel halm, træspåner eller majsstænger. De organiske restprodukter hakkes i småstykker, blandes med vand og særlige enzymer kaldet monooxygenaser, som kan nedbryde planternes cellulose. Ved forbrændingen af bioethanol udvikles stadig CO2, men nettoudledningen er langt mindre end ved fossile brændstoffer.

Med den omvendte fotosyntese, hvor enzymerne bliver tilsat sollys, kan man potentielt speede processen op og bruge den industrielt. Forskerne bag fundet forudser, at man ligefrem kan revolutionere industrien.

En anden dansk professor i bioteknologi, Peter Westermann fra Aalborg Universitets Sektion for Bæredygtig Bioteknologi, er dog mere forbeholden.

»De har vist i laboratoriet, at processen kan ske, og det er et utroligt spændende grundvidenskabeligt fund,« siger Peter Westermann.

»Men en ting er at vise det i et laboratorium - noget andet er at bruge det i praksis i industrien, hvor man omdanner halm for eksempel til bioethanol. Der skal laves noget heftigt udviklingsarbejde, og personligt tvivler jeg på, at man kan gøre det rentabelt,« fortsætter han.

Solen kan ikke trænge ind i tonsvis af halm

Når man producerer bioethanol af halm, hakker man tonsvis af halm til pulver og blander det op med vand i store tanke. På nuværende tidspunkt er det urealistisk, at man kan bruge sollys til at optimere processen, mener Peter Westermann, for »lyset kan ikke komme særligt langt ind i sådan en suppe.«

»Til gengæld er der mulighed for, at man kan bruge den nye opdagelse til andre bioteknologiske formål, hvor man også har brug for at bryde kemiske bindinger,« siger han.

Peter Westermann har ikke selv været involveret i forsøgene, men han har fulgt KU-forskernes arbejde på sidelinjen og har læst den videnskabelige artikel.

»Det er et grundigt stykke arbejde. Grundvidenskabeligt har det stor nyhedsværdi,« siger han og fortsætter:

»Man kan forestille sig, at processen forekommer naturligt for eksempel i skovbunden om foråret, hvor der stadig ligger blade tilbage fra sidste år. Hvis der er meget lys, og bladenes klorofyl er blevet frigivet, kan man godt forestille sig, at det kan lade sig gøre. Men det er spekulationer, som det ville være spændende at undersøge.«

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud

Det sker