Framtidens energibärare

Genom att föra in designade molekyler i genetisk modifierade bakterier aktiveras ett annars inaktivt enzym att börja producera vätgas.

Med inspiration från naturen har forskare har utvecklat en ny metod att framställa vätgas ur bakterier. De använder biologiska ”vätgasfabriker” som modifieras i laboratoriet.

Det går ut på att föra in designade molekyler i genetisk modifierade organismer för att aktivera ett annars inaktivt enzym att börja producera vätgas. En kombination av syntetisk kemi och biologi med andra ord.
 

Vätgas är ett miljövänligt alternativ till dagens kol- och oljebaserade bränslen och det pågår mycket forskning kring hur den kan framställas i stor skala.

Gustav Berggren och hans forskargrupp letar inspiration från naturens egna vätgasfabriker, nämligen bakterier som har producerat vätgas i flera miljarder år. Men det är också nödvändigt att modifiera naturens lösningar.

Modifierar naturens lösningar

Även om biologiska system generellt är väldigt effektiva och kan arbeta i rumstemperatur eller kallare, finns det ett problem: De har inget naturligt intresse av producera vätgas eftersom det slösar energi.

– Därför är det ofta svårt att ta vad naturen ger oss, utan vi måste optimera det för våra behov. I vår forskning försöker vi förstå hur naturen gör men vi kan inte bara ta naturens lösningar utan måste modifiera dem, säger Gustav Berggren.

Tillsammans med professor Peter Lindblad har han lett ett projekt där ett vätgasproducerande enzym från en grönalg har placerats i en mer lätthanterlig organism som går att odla på labbänken, nämligen E.coli-bakterier.

Bakterier blir vätgasfabriker

Illustration: Geektown

Genom att manipulera enzymerna med molekyler som vi kan tillverkas i labbet, satte forskarna igång produktion av vätgas i en organism där enzymerna egentligen inte hör hemma.

– Dessa artificiellt aktiverade enzymer har visat sig vara fullt funktionella och omvandlar E.coli-bakterier till cellulära vätgasfabriker, säger professor Peter Lindblad.

Gustav Berggren förklarar:

– Det är precis som en Formel 1-bil. Även om en framgångsrik förare sitter i bilen, kommer den ingen vart utan ett tävlingsteam och support. På samma sätt räcker det inte att flytta över enzymet i en organism, det behövs också ett stödsystem av syntetiska molekyler som förs i cellen så att den börjar producerar vätgas.

Applicera metoden på cyanobakterier

Nu ska forskarna gå över till att applicera sin unika metod på cyanobakterier, som får sin energi ur solljus. De vill också förbättra de konstgjorda enzymerna på genetisk nivå och även modifiera de syntetiska katalysatorerna för att ytterligare bättra på processen.

– Om vi lyckas förfina metoden så som vi planerar har den potential att påtagligt underlätta biologisk framställning av vätgas från solljus och vatten, säger Gustav Berggren.

2018-06-01