Turun yliopiston ja VTT:n yhteistutkimuksessa osoitettiin, että yhteyttävien mikrobisolujen kykyä tuottaa biovetyä auringon energiasta voidaan parantaa merkittävästi kiinnittämällä solut läpinäkyvään nanoselluloosakalvoon. Menetelmän odotetaan tehostavan myös muiden mikroleväsoluista saatavien biokemikaalien valmistusta. Tulokset on julkaistu arvostetussa Journal of Materials Chemistry A -lehdessä.
Turun yliopiston molekulaarisen kasvibiologian apulaisprofessori Yagut Allahverdiyevan ja hänen ryhmänsä tutkimaa fotosynteettisten mikrolevien ja syanobakteerien hyödyntämistä pidetään yhtenä lupaavimmista biotalouden mahdollistajista. Näiden yksinkertaisen solurakenteen ansiosta fotosynteesin sitoma auringon energia voidaan ohjata tehokkaasti ja hallitusti suunniteltuun lopputuotteeseen.
– Tässä keskeisessä asemassa on solujen immobilisointi, eli sitominen geelimäisen aineen sisälle tai pintaan, jolloin solujen aineenvaihdunta siirtyy biomassan kasvatuksesta haluttujen yhdisteiden tuotantoon. Lisäksi solujen kiinnittyminen ohueen, läpinäkyvään kalvoon vähentää huomattavasti valoenergian hävikkiä verrattuna normaaliin kasvatukseen ravinneliuoksessa, Allahverdiyeva kertoo.
Immobilisointiin sopivan materiaalin on oltava huokoinen, läpinäkyvä, vedenkestävä sekä biologisesti yhteensopiva leväsolujen kanssa.
– Nanoselluloosakalvo täyttää kaikki nämä vaatimukset. Sillä voidaan korvata tehokkaasti tähän asti käytetyin materiaali, alginaatti-polymeeri, jolla on suhteellisen huono mekaaninen kestävyys ja vähäinen huokoisuus. VTT:n kehittämällä läpinäkyvällä nanoselluloosakalvolla on sekä paremmat mekaaniset ominaisuudet että helposti räätälöitävissä oleva huokosrakenne, kertoo VTT:n johtava tutkija Tekla Tammelin.
Tutkimuksessa osoitettiin nanoselluloosan hyvä yhteensopivuus vetyä tuottavan viherlevän ja syanobakteerien kanssa. Lisäksi etenkin viherleväsolujen vedyntuotantomäärät olivat selvästi suurempia nanosellusta valmistetulla kalvolle kuin alginaattia käytettäessä.
– Myös vetyä suurempien molekyylien vapautumista kalvosta voidaan helpottaa optimaalisella huokosrakenteella ja siten hyödyntää tulevaisuudessa tuotettaessa muitakin teollisuuden tarvitsemia biokemikaaleja kuten hiilivetyjä tai terpeenejä, Allahverdiyeva sanoo.
Novo Nordisk -säätiön rahoittama tutkimus on julkaistu Journal of Materials Chemistry A -lehdessä. M. Jämsä, S. Kosourov, V. Rissanen, M. Hakalahti, J. Pere, J. Ketoja, T. Tammelin, Y. Allahverdiyeva: Versatile templates from cellulose nanofibrils for photosynthetic microbial biofuel production. http://doi.org/10.1039/C7TA11164A
