I jagten på at finde fossilfri brændstoffer til fly viser en ny undersøgelse, at isopren kan være en del af en fremtidig løsning. Isopren kan produceres af blågrønne alger, cyanobakterier, fra sollys, vand og almindelig kuldioxid, og cyanobakteriernes produktivitet øges, hvis de udsættes for violet lys eller højere temperaturer. 

Dette er resultatet af to forskellige studier fra Institut for Kemi – Ångström, ved Uppsala Universitet, som nu er offentliggjort i henholdsvis Photochemical & Photobiological Sciences og Bioresource Technology. 

"Vores undersøgelse viser, at isopren faktisk er et ideelt kulbrinte, og at den fotokemiske reaktion kan optimeres til forhold, der også er egnede til fotobiologisk isoprenproduktion," siger Henrik Ottosson, seniorlektor i fysisk organisk kemi og hovedforfatter til et af undersøgelserne.

Bæredygtigt flybrændstof, SAF, er en vigtig del af udviklingen af fossilfri flybrændstoffer og i sidste ende reduktionen af luftfartens kuldioxidudledning. Selvom elektrisk luftfart kan være en anden løsning, især til korte flyvninger, er dagens batterikapacitet ikke tilstrækkelig til længere flyvninger. En ny måde at skabe bæredygtigt flybrændstof på kunne være gennem sollysdrevet produktion af kulbrinter af fotosyntetiske mikroorganismer. 

To forskergrupper ved Uppsala Universitet, ledet af henholdsvis Henrik Ottosson og Pia Lindberg, har undersøgt en kombineret fotobiologisk-fotokemisk metode til produktion af syntetisk bæredygtigt flybrændstof. I deres forskning har de brugt genetisk modificerede fotosyntetiske mikroorganismer, cyanobakterier, som er blevet genetisk manipuleret til at modtage et nyt enzym fra eukalyptustræet. Med enzymet kan cyanobakterierne bruge sollys og almindelig kuldioxid, der findes i luften, til at producere kulbrinte-isopren. 

I et tidligere studie, offentliggjort i november 2022, rapporterede de samme forskere, at isopren fra cyanobakterier kan dimeriseres fotokemisk til større kulbrinter, der efter hydrogenering minder meget om de flybrændstoffer, der anvendes i dag. Metoden har potentiale til at være meget nyttig, da den bruger sollys som energikilde til begge trin. Et spørgsmål er imidlertid, om isopren er det bedste udgangsmateriale til den fotokemiske reaktion.

For at finde ud af, om det er isopren, eller om der findes andre kulbrinter, der er bedst egnede til at producere et bæredygtigt flybrændstof, har Henrik Ottossons forskergruppe undersøgt en række forskellige små kulbrinter, hvoraf flere kan produceres bioteknologisk. Resultaterne af undersøgelsen viser, hvordan en kulbrintes molekylære struktur påvirker, hvor effektivt den gennemgår den fotokemiske reaktion.

Selvom isopren kan produceres af cyanobakterier, er den dannede mængde stadig meget lav. Derfor har Pia Lindbergs forskergruppe i samarbejde med blandt andet Global Change Research Institute i Brno, Tjekkiet, gennemført en undersøgelse for at undersøge, hvilke dyrkningsforhold der kan påvirke produktiviteten. 

"Vi kan vise, at violet lys eller højere temperaturer kan give højere produktivitet fra cyanobakterierne. Det kan også ses, at isopren giver cyanobakterierne bedre varmetolerance, så de overlever ved højere temperaturer end normalt, hvilket kunne være godt for produktion i større skala ved hjælp af sollys," siger Pia Lindberg, seniorlektor i mikrobiel kemi og hovedforfatter til det andet studie.

Resultaterne fra de fotobiologiske og fotokemiske deltrin forbedrer mulighederne for at erstatte fossile kilder til flybrændstof. Teknologien skal udvikles, så det endelige mål om en etableret industriel proces inden 2040 kan realiseres.

Kilde: Ifølge pressemeddelelse.