Sommige grondstoffen zijn beperkt en niet overal ter wereld beschikbaar en winbaar - zoals we ons nu scherp bewust worden door het voorbeeld van fossiele brandstoffen en stijgende energieprijzen. Hernieuwbare grondstofbronnen zullen daarom in de toekomst een steeds belangrijkere rol gaan spelen als energiebron, maar idealiter ook als leverancier van bouwstenen voor meer milieuvriendelijke chemicaliën en materialen.

Om hernieuwbare grondstoffen, zoals plantaardige oliën, te gebruiken voor de productie van chemicaliën, moeten ze eerst worden verwerkt en in sommige gevallen chemisch worden omgezet. In de industrie wordt dit proces gewoonlijk raffinage genoemd. Tot nu toe waren er complexe processen nodig om de biogrondstoffen te extraheren en te scheiden uit de cellen waarin ze werden geproduceerd, voordat de materialen konden worden opgewaardeerd en verder verwerkt.

De natuurlijke machinerie van cellen uitbreiden

Doctoraatsonderzoeker Natalie Schunck en professor Stefan Mecking van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Konstanz hebben nu een manier gevonden om de stap naar het opwaarderen van duurzame grondstoffen veel efficiënter te maken. Ze slaagden erin om geschikte synthetische katalysatoren, stoffen die de gewenste opwaarderingsreacties teweegbrengen, in eencellige algen te introduceren, in het bijzonder op de plaats waar ze hun lipiden produceren en opslaan.

In hun recente artikel in Angewandte Chemie International Edition , beschrijven de onderzoekers hoe de katalysatoren met succes naar hun bestemming werden getransporteerd. Bovendien leveren ze het bewijs dat de door hen gebruikte katalysator stabiel blijft in de lipide-opslagcompartimenten van de algencellen en daar de verwachte taak vervult:de omzetting van de onverzadigde vetzuren van de algencellen in gemodificeerde, langketenige bouwstenen die geschikt zijn voor de productie van duurzame chemicaliën.

"Door de katalysatoren te introduceren, zijn we erin geslaagd om een ​​chemische reactie aan de algenmachine toe te voegen die niet in de natuur voorkomt, maar zeer relevant is voor de opwaardering van oliën en vetten in de grondstofverwerkende industrie - olefinemetathese. De algencellen zouden zo kunnen worden omgezet in kleine raffinaderijen", zegt Mecking.

Binnend koolstofdioxide in de atmosfeer

De microalgen die Schunck koos, zijn uitdagend, omdat ze een celwand hebben die overwonnen moet worden. Om haar katalysator toch naar zijn bestemming te smokkelen, gebruikte de onderzoeker een truc:ze koppelde de katalysator aan een kleurstof die normaal gesproken wordt gebruikt om de lipidenvoorraden van algencellen te kleuren. Op deze manier kon ze ervoor zorgen en ook observeren dat de katalysator zijn doel bereikt.

"Natalie Schunck slaagde in dit zeer moeilijke experimentele werk dankzij haar uitstekende kwaliteiten als onderzoeker. Dit project vereiste uitgebreide expertise in chemie en gedegen kennis van biologie, die ze beide had opgedaan in de opleiding Life Science", legt Mecking uit.

De doorslaggevende voordelen van dergelijke algen liggen voor de hand:ze zijn foto-autotroof en gebruiken atmosferische koolstofdioxide als koolstofbron en zonlicht als energiebron voor de fotosynthese van complexe chemische verbindingen, zoals hun vetzuren. Dit maakt hen veelbelovende kandidaten als het gaat om het vinden van producenten van hernieuwbare bronnen.

"Door het functionele spectrum van algen uit te breiden, zijn we nu een stap dichter bij het gebruik ervan op de lange termijn als levende microfabriek voor duurzame chemicaliën", besluit Mecking. + Verder verkennen

Eenvoudige methode om hoogwaardige bioactieve stoffen te extraheren uit eencellige algenolie