Mesterséges enzim a lignin lebontásáért
A felfedezés új utakat nyithat meg a megújuló energiák területén.
A lignin, amely bolygónk nem fosszilis szénkészletének 30 százalékát teszi ki, a növények rendkívül ellenálló polimerje, amelyet csak a gombák és egyes baktériumok képesek elbontani, ennek köszönhetően tűnnek el a kidőlt fák az erdőben (és kerül a talajba a bennük lévő tápanyag). A lignin feladata a növényi sejtfalak szilárdítása, e célra tökéletes, ám pont emiatt is olyan borzasztóan nehezen lebontható. Nagyjából egy évszázada igyekeznek ezt a speciális anyagot valami módon hasznosítani, azonban az eddigi sikertelenség után áttörés jöhet. Egy amerikai kutatócsoport, amelyet a Pacific Northwest Nemzeti Laboratórium szakembere vezetett, olyan enzimet tudott előállítani, amely képes ezt a rendkívüli anyagot lebontani, a kutatásról a Nature Communications folyóiratban számoltak be.
A fa elégetése során a ligninben lévő szén nem hasznosul, bár neki köszönhetőek a szabad tűzön készülő ételek olyannyira kedvelt füstös aromái, ám maga a szén a légkörbe távozik. A faanyag 25-35 százalékát kitevő lignint a papírgyártás során kivonják a fából, mivel a levegő hatására sárga színt ölt, ám ezzel is csak a rossz hatásfokú eltüzelés révén tudnak energiát kinyerni, holott e vegyületben sokkal több lehetőség van.
Az enzimek ennél sokkal jobb hatásfokkal és környezetbarátabb módon dolgoznak, azonban a természetes enzimek (amelyekkel például a gomba lebontja a faanyagot) nemcsak drágák, hanem igen hamar elveszítik hatékonyságukat is, mivel ők maguk instabilak. A természetes enzimeket borzasztóan nehéz jelentős mennyiségben kinyerni az ezeket termelő élőlényekből, így gyakorlati alkalmazásuk lehetetlen. Bár nem sikerült ezeket az enzimeket munkára fogni, a sok kísérlet arra igencsak jó volt, hogy rengeteget megtudtak a kutatók a működésükről. Ennek segítségével jutottak el a mostani sikerekig.
A természetes enzimeket utánzó mesterséges enzimmel sikerült a lignint olyan összetevőkre bontani, amelyeket azután már jól lehet használni például bioüzemanyagokban vagy más, kémiai célokra. A mesterséges enzim stabilabb a természetesnél, és emellett nagyobb felületen képes reakciókba lépni, ráadásul még 60 Celsius-fokos környezetben, ahol a természetes enzimek lebomlanak, ezek még működőképesek maradnak.
„Új lehetőségeket nyit meg a munkánk, jelentős lépést tettünk afelé, hogy a ligninből hasznos anyagokat készíthessünk, környezetbarát módszerekkel” – mondta Chun Long Chen, a kutatás egyik résztvevője.
A kutatók tovább szeretnék még javítani az enzim lebontóképességét, hogy szétválasztható végtermékeket tudjanak majd előállítani, ha ez sikerül, akkor nekiláthatnak az ipari léptékű előállításának.