Amerikaanse onderzoekers zijn erin geslaagd CO2 om te zetten in appelzuur, een stof die onder meer zit in appels, snoepgoed en wijn. De onderzoeksresultaten zijn deze week gepubliceerd in het tijdschrift Nature Chemical Engineering.
Om hun missie te doen slagen, bouwden de wetenschappers van Stanford University en Northwestern University een biologisch ‘fabriekje’ dat niet in de natuur voorkomt. Hiermee hopen ze hun steentje bij te dragen aan het duurzamer produceren van allerlei producten.
Moderne fabrieken stoten doorgaans het broeikasgas CO2 uit. De methode van de Stanford- en Northwestern-wetenschappers maakt nuttige producten terwijl ze juist CO2 uit de lucht haalt.
Stap één in dit nieuwe productieproces is vaker vertoond. Onder invloed van water en bij voorkeur duurzaam opgewekte elektriciteit wordt CO2 omgezet in het vloeibare formiaat. Daarna kwam de grote truc: formiaat omzetten in wat biologen acetylCoA noemen, een molecuul dat bijna alle levende wezens gebruiken, onder meer om energie op te slaan.
Die reactie komt niet in de natuur voor, en dat geldt dus ook voor enzymen – eiwitten die cruciaal zijn voor chemische reacties in de cel. Om de juiste enzymen te creëren, wilden de onderzoekers duizenden mutaties uitproberen op bestaande enzymen. Daarvoor was een nieuwe uitvinding in het lab nodig.
De wetenschappers slaagden daarin door van levende cellen de celwand te verwijderen en het overblijfsel in een reageerbuis te stoppen. ‘Het is alsof je de motor uit een auto haalt om het voor een ander doel te gebruiken’, licht Stanford-onderzoeker Michael Jewett toe via een videoverbinding.
Zo’n moleculair motorblok maakt normaal enzymen met het DNA van de cel. Alleen wilden de onderzoekers nu enzymen maken die synthetische reacties konden uitvoeren. Daarvoor bouwden ze duizenden DNA-stukjes die ‘misschien’ zouden werken. In hun nieuwe ‘fabriekje’ maakten de wetenschappers zo in een paar uur tijd duizenden verschillende soorten enzymen.
Bij vier daarvan was het raak: zij konden precies doen wat de wetenschappers voor ogen hadden. Zo konden deze enzymen aan de lopende band CO2 omzetten in acetylCoA, wat op zijn beurt weer is om te zetten in moleculen zoals appelzuur – bekend als smaakstof in snoepgoed en wijn.
Met deze nieuwe manier van enzymproductie kunnen Jewett en zijn team CO2 omzetten in nog veel meer organische stoffen. Zo zou dit ooit van toepassing kunnen zijn in de zoektocht om brandstoffen uit elektriciteit te maken, zegt hoogleraar milieukunde aan de Universiteit van Utrecht Detlef van Vuuren – zelf niet betrokken bij het Amerikaanse onderzoek. ‘Daarvoor moet je dan wel alle stappen commercieel aantrekkelijk krijgen’, zegt hij.
Van Vuren verwacht dan ook dat de weg van lab naar praktijk nog lang is voor deze nieuwe techniek. ‘Voor nu is het vooral interessant om het huidige elektriciteitssysteem echt duurzaam te krijgen.’
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant