Je leest:

Grasgenen laten zien hoe het moet

Grasgenen laten zien hoe het moet

Auteur: | 3 oktober 2014

Biobrandstoffen zijn steeds populairder als alternatief voor benzine en diesel door zorgen over het klimaat en het verbruik van fossiele brandstoffen. Het kost nu echter veel energie en geld om ze te maken, omdat daarvoor lange suikerketens in planten afgebroken moeten worden. Dat is een van de problemen waardoor het nog niet op grote schaal is toegepast. In grasplanten die wel makkelijk afbreekbaar zijn, heeft een internationaal team van onderzoekers nu de genen geïsoleerd die daarvoor verantwoordelijk zijn. Dat biedt mogelijkheden voor nieuwe kweek-strategieën.

De grasplant Brachypodium Distachyon wordt gebruikt als onderzoeksplant voor biobrandstoffen.
Wikimedia commons

De geïsoleerde genen uit goed afbreekbare grassoorten kunnen mais en andere voedselgewassen beter geschikt maken als biobrandstof. “Dat biedt perspectief op goedkopere en duurzame biobrandstoffen”, meent Simon McQueen-Mason van de York Universiteit, die het internationale onderzoek leidde. Zijn team onderzocht grasplanten van de soort Brachypodium distachyon.

In de planten die het meest efficiënt waren in het omzetten van biomassa voor de biobrandstof-productie vonden ze een aantal componenten in de celwand die daaraan bijdroegen. Deze planten hadden geen afwijking in groei of ontwikkeling.

“De grassen zijn zelf niet geschikt als biobrandstof, maar door dezelfde genen te zoeken in commerciële plantensoorten kunnen we de kosten van de biobrandstof productie flink verlagen”, meent Simon McQueen-Mason. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift PNAS.

Volgende generatie

Op dit moment worden biobrandstoffen, zoals bioethanol, voornamelijk geproduceerd uit planten die wij ook eten, bijvoorbeeld uit mais en graan. Dit zijn de zogenaamde ‘eerste generatie’ brandstoffen. Omdat de vrijgekomen suikers uit deze planten zich vrij makkelijk laten omzetten tot bioethanol, leveren zij veel biobrandstof op. Het probleem is dat deze vorm van brandstofproductie concurreert met de voedselconsumptie aangezien deze planten ook als voedsel dienen. Daarnaast is er voor de productie van de biobrandstoffen grond nodig, waarbij de natuur vaak moet wijken voor de brandstofakkers. Dit betekent dat de CO2 die de bomen normaal gesproken opnemen wegvalt, waardoor klimaatproblemen op den duur verergeren in plaats van verminderen.

Een veelbelovend alternatief zijn de ‘tweede generatie’ biobrandstoffen die voortkomen uit het niet-eetbare gedeelte van voedselgewassen zoals maïsbladeren, stengels en houtresten. Geen concurrentie meer met de productie voor voedselconsumptie. Een doorbraak van tweede generatie brandstoffen is echter nog ver weg. “Op dit moment zijn het vooral de hoge productiekosten die een doorbraak tegenhouden”, vertelt Robert Bakker, onderzoeker van Wageningen University & Research (WUR).

Het omzetproces van eerste en tweede generatie biobrandstoffen naar bioethanol. De plantenbiomassa wordt eerst omgezet tot simpele suikers, waarna ze geschikt zijn voor het maken van bioethanol.
Ian Zammit

Bakker doet zelf ook onderzoek naar de afbraak van suikers in planten. “De ontdekking van McQueen-Mason en zijn team is zeker een stap in de goede richting. In Wageningen zijn we op dit moment gewassen aan het verbeteren zodat celwanden makkelijker afbreken. Dit gaat via klassiek veredelen (kruisen van planten) en via genetische modificatie (genen toevoegen en veranderen in het erfelijk materiaal van planten). Met behulp van de genetica kun je zorgen dat de gewassen veel gemakkelijker verwerkt kunnen worden. Dit onderzoek geeft zicht op een aantal genen die geschikt zijn voor genetische modificatie om zo een soort te optimaliseren.”

Suikerriet klaar voor de productie van bioethanol.
Wikimedia commons

Van suikerketens naar biobrandstoffen

De celwanden van een plant bestaan voor zeventig procent uit polysachariden (lange suikerketens), onder andere lignine, cellulose en hemicellulose. De laatste twee zijn goed afbreekbaar, maar lignine zorgt voor de stevigheid van de plant en is niet geschikt om bioethanol te produceren. Hoe meer lignine zich in de celwand bevindt, hoe lastiger afbreekbaar een plant is.

Het internationale onderzoeksteam vond in een aantal gemakkelijk verteerbare plantenrassen duidelijk minder lignine in de celwand.“Door de verminderde hoeveelheid lignine worden ook de andere polysachariden beter afbreekbaar. Daarnaast komen er per saldo meer polysachariden voor in de celwand die weer omgezet kunnen worden tot biobrandstoffen”, zegt Bakker. Volgend onderzoek zal er onder andere op gericht zijn deze genen in te zetten bij nieuwe kweekstrategieën voor biobrandstofgewassen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 03 oktober 2014

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.