Een groot aantal unieke extremofielen werden gevonden aan de onderkant van de 7, 800 voet diepe Homestake goudmijn in lood, SD Corbis-afbeeldingen

Extremofielen zijn kleine microben die kunnen gedijen in hete, zoute en zelfs zure of gasvormige omgevingen die andere vormen van leven zouden doden. Nu gebruiken wetenschappers deze geharde bewoners van de zeebodem en warmwaterbronnen om biobrandstoffen zoals ethanol efficiënter en tegen lagere kosten te produceren.

Deze warmte- en zoutminnende micro-organismen zijn goed in het afbreken van biologisch materiaal zoals houtsnippers, afvalgewassen of andere soorten plantaardig materiaal. Ze nemen ook letterlijk "het vuur op" als het gaat om het straffen van industriële processen. Tot voor kort, onderzoekers hebben moeite gehad om deze in het wild groeiende extremofielen te kweken en hun eigenschappen te benutten. Maar recente ontwikkelingen hebben hen in staat gesteld om er bio-aangedreven raffinaderijen van te maken.

"Ik denk dat ze in de nabije toekomst een grote energiegenerator zullen zijn, " zei Rajesh Sani, assistent-professor biologische en chemische technologie aan de South Dakota School of Mines and Technology. "In het begin hadden we wat problemen, maar in de afgelopen vijf jaar we hebben geleerd hoe we ze kunnen kweken. Nu werken ze samen en groeien ze mooi met ons mee."

Sani vond een schat aan unieke extremofielen onderaan de 4, 800 voet diepe Homestake goudmijn in lood, SD De bacteriën leefden in de warme grond en in de spleten tussen de rotsen op de bodem van de mijn.

"Buiten sneeuwde het, Sani herinnert zich. "Maar op de bodem van de mijn was het 40 tot 45 graden C (104 tot 113 F). We zweten."

Sani en zijn collega's kweekten de Geobacillus-bacterie en gebruikten deze om maïsafval en grasgras af te breken van vast naar vloeibaar bij bijna 160 graden F. Dit fermentatieproces wordt al lang gebruikt om biobrandstoffen - en bier - te produceren, maar nu kan het worden gedaan in minder stappen, met minder water en kleinere reactorvaten, legde Sani uit.

"We proberen enkele stappen te elimineren om het kosteneffectiever te maken, ' zei Sani.

De resultaten van het experiment zijn gepubliceerd in de augustus-editie van het tijdschrift Extremophiles. Zijn onderzoek en dat van tientallen andere wetenschappers komen deze maand aan bod op twee grote conferenties in Yellowstone National Park en aan de University of Georgia.

Met zorgen over voedselzekerheid, en nieuwe mandaten van de Amerikaanse en Europese regeringen om meer biobrandstoffen te gebruiken, onderzoekers voeren hun inspanningen op om nieuwe manieren te vinden om plantaardig materiaal om te zetten in brandstof. Barny Whitman, een microbioloog aan de Universiteit van Georgia, zegt dat onderzoekers nog steeds begrijpen hoe extremofielen enzymen maken onder moeilijke omstandigheden.

"Bij hogere temperaturen (chemische) reacties gaan sneller en de katalysatoren zijn stabieler, Whitman zei. "Het is over het algemeen goedkoper om (een reactor) bij hoge temperatuur te laten werken in plaats van bij lage temperatuur, omdat koeling duurder is en veel van deze reacties warmte genereren."

Whitman's onderzoek is gericht op het identificeren van oude levensvormen, archeobacteriën genaamd, die methaangas maken. Hij denkt dat ze uiteindelijk kunnen worden gebruikt om rioolwater of gemeentelijk afval om te zetten in een bruikbare brandstof.

Een van de pioniers van extremofiele biotechnologie spreekt ook op de conferentie in Georgië. Erik Mathur, vice-president voor onderzoek bij SG Biofuels in San Diego, geïsoleerde genen van een bacterie die groeit op diepzee hydrothermale bronnen, en vervolgens het genetische materiaal meer dan een decennium geleden in maïsplanten overgebracht. Nu heeft hij de ultieme extremofiel gevonden - een woestijnstruik genaamd jatropha waarvan de zaden een verbinding produceren die voor 40 procent uit olie bestaat. Het bedrijf heeft jatrophaplantages in Guatemala, Brazilië en India en verkoopt zijn door jatropha aangedreven mengsels aan Europese luchtvaartmaatschappijen die onder vuur liggen om op biobrandstof te rijden.

Mathur zei dat onderzoekers er goed aan zouden doen om hun zoektocht naar katalysatoren voor het produceren van biobrandstoffen uit te breiden die robuust zijn, stabiel en kan gedijen onder druk.

"Ik beschouw extremofielen als een brede term om organismen te beschrijven die kunnen overleven in omstandigheden waar anderen dat niet kunnen, "Zei Mathur. "De planten waar we nu mee werken zijn extremofielen. Het zijn gekke planten die buiten het raam van bouwland leven."

DE KERN

• Ze hebben geen zuurstof of zonlicht nodig en kunnen zure baden en doses straling overleven die andere organismen zouden doden.
• Met zorgen over voedselzekerheid, en nieuwe mandaten om meer biobrandstoffen te gebruiken, onderzoekers voeren hun inspanningen op om nieuwe manieren te vinden om plantaardig materiaal om te zetten in brandstof.
• De biobrandstofproducerende katalysatoren zijn robuust, stabiel en kan gedijen onder druk.

Lees verder