Biler skal køre på landbrugsaffald

Din bil skal nu til at køre på halm og andet affald fra landbruget.

Det har ellers længe været et problem at få omdannet plantedele som halm, stængler og andet landbrugsaffald til brændstof.

Men nu er forskere på RUC i samarbejde med Novozymes godt på vej til at få løst problemerne, så man kan bruge landbrugsaffaldet til at producere 2. generations bioethanol på en mere effektiv måde.

Bioethanol-projektet vil måske kunne bidrage til, at vi i fremtiden kan tanke bilen med bedre samvittighed end i dag; dels fordi vi udleder mindre CO_2, og dels fordi vi ikke behøver putte hverken hvede, majs eller andre spiselige afgrøder i benzintanken for at være klimavenlige.

Svært at nedbryde

Både 1. og 2. generations bioethanol er miljøvenligt brændstof, som man blandt andet kan tilsætte benzinen – og derved kan være med til at sænke CO₂-udslippet.

Den væsentligste forskel på de to typer bioethanol er, at 2. generations bioethanol ikke baseres på spiselige afgrøder, men på affaldet fra landbruget. Men den store udfordring har været at udvikle en både miljøvenlig, effektiv og økonomisk rentabel fremstillingsproces for 2. generations bioethanolen.

Problemet med at anvende planteresterne i stedet for de spiselige afgrøder er, at de er meget sværere at nedbryde. Derfor er det både langsommere og dermed dyrere at fremstille 2. generations bioethanolen. Men nu er forskerne på RUC ved at undersøge, hvorfor de enzymer, som skal nedbryde cellulosen i planteresterne, er så langsomme. Peter Westh, professor på RUC på Institut for Natur, Systemer og Modeller, forklarer:

»Planterester består hovedsageligt af forskellige sukkerarter. Og gær kan forholdsvis let lave sukker om til sprit, ligesom når man laver vin. Problemet er bare, at den primære sukkerart i planteresterne er cellulose, og den er meget genstridig og kan ikke nedbrydes af gær.«

»I 2-generations bioethanol bruger man de rester, vi ikke kan spise. Vi kan ikke spise dem, fordi vi ikke kan fordøje det – det er af samme grund, det er så svært for enzymerne at nedbryde dem,« forklarer han.

Derfor skal cellulosen først nedbrydes eller ‘klippes over’, så det bliver til glukose:

»Men de enzymer, der nedbryder cellulose, er væsentligt langsommere end de fleste andre enzymer. Og det er kernen i vores arbejde: at undersøge hvorfor det går så langsomt og på den måde skabe grundlæggende viden, der kan hjælpe Novozymes til at gøre enzymerne mere effektive,« fortæller Peter Westh.

Låner tricks fra svampe

Professoren peger ud af vinduet fra sit kontor på RUC og uddyber:

»For træerne, der står derude, drejer det sig om ikke at blive spist af de svampe, der sidder på dem. Og det er jo ikke tilfældigt, at netop stængler og træstammer er sværere at nedbryde. De har gennem historien gjort, hvad de kunne for at lave et materiale, der var så uimodtageligt over for fordærvelse som muligt,« forklarer han.

»Når et træ dør og falder om, så går der 10 eller 20 år, og så er stammen væk – forrådnet. Det er fordi, der er nogle svampe og bakterier, der kaster sig over den og gradvist nedbryder den. Vi forsøger at efterligne og optimere denne proces. Man kan sige, at vi prøver at lure svampene trickene af for at skabe bedre enzymer, der hurtigere kan nedbryde planteresterne.«

Enzymet er for langsomt

Og forskerne på RUC har allerede fundet en af årsagerne til, at enzymerne klipper så langsomt:

»Først skal enzymet jo sætte sig fast, og derefter klippe løs. Men lad os nu sige, at der er en forhindring på en af strengene, som enzymet sidder fast på, så det i kke kan komme længere. Det bedste ville så være, at det hurtigt hoppede af og fandt en anden streng, for så kunne det jo klippe videre der. Men det er enzymet lang tid om, og det er det – i meget firkantede termer – der er problemet,« fortæller Peter Westh.

»Og det er ikke tilfældigt, at enzymet klistrer fast, det er jo lavet af en svamp, der sidder fast på et træ ude i naturen. Hvis enzymet ikke sad fast, ville det blive skyllet af træet hver gang, det regnede, og det ville dermed ikke gavne den svamp, der havde lavet det.«

En anden vigtig del af forskningsprojektet har været at udvikle en ny og bedre metode til at måle, hvor hurtigt enzymet klipper. De gamle metoder var nemlig meget besværlige.

Kan opsnappe ufatteligt små mængder

»Vi har udviklet en rigtig god, ny metode. Vi måler den varme, der udskilles, når enzymet klipper, med et kalorimeter. Alle kemiske reaktioner afgiver varme, og et kalorimeter kan opsnappe varme i ubegribeligt små mængder – og jeg mener virkelig ubegribeligt små mængder,« fortæller Peter Westh og fortsætter:

»Når man tilsætter enzymet, begynder det at klippe, og varmen stiger proportionalt med, hvor meget der bliver klippet. Problemet med de gamle metoder var, at man skulle udtrække sukkeret fra det øvrige materiale, og det tog en krig; man skulle stoppe forsøgene, bruge centrifugen og så videre, og det gav en masse besvær. Nu måler vi i realtid i stedet,« siger han.

Spar 1,8 tons CO2 om året

Forskernes arbejde med enzymerne kan fremadrettet betyde, at biler i Danmark kan komme til at køre på benzin med 85 procent bioethanol – og det med god samvittighed, fordi der ikke er puttet majs eller hvede i benzinen. Det kræver blot en lille ombygning af de fleste biler, og i Sverige kan man allerede i dag tanke E85-benzin med høj procentdel bioethanol.

Man kører ganske vist cirka 30 procent mindre pr. liter, men til gengæld reducerer man CO₂-udslippet betydeligt.

Men hvor meget vil en almindelig dansk bilist egentlig kunne nedsætte sin CO₂-forurening med ved at skifte til bioethanol-benzinen?

»Hvis vi siger, at en almindelig bilist kører 15.000 km. om året, og han kører 15 km. pr. liter, så skal han bruge 1000 liter benzin. Hvis man kører på benzin med for eksempel 85 procent bioethanol, så bruger man kun ca. 200 liter benzin.«

Peter Westh regner det efter et par gange på blokken, som om han næsten ikke selv tror på resultatet:

»Jo, den er god nok. Med almindelig benzin udleder en almindelig bilist omkring 2.3 tons CO₂ om året. Med 85 procent bioethanol kommer man ned på omkring 500 kg. Dvs. en almindelig ivrig bilist vil kunne spare 1,8 tons CO₂ om året. Det er da alligevel noget,« konstaterer den danske professor.

Bioethanolprojektet modtog i 2007 en bevilling på 13 millioner fra Det Strategiske Forskningsråd.

Lavet i samarbejde med Roskilde Universitet