Sådan kan man øge produktionen af ethanol fra syngas

Miljø og bæredygtighed 18. apr 2023 3 min Professor Lars Angenent Skrevet af Kristian Sjøgren

Med acetat, 100 pct. kulmonoxid og nogle helt bestemte bakterier er det muligt at udvinde meget større mængder værdifuld ethanol fra syngas fra for eksempel stålindustrien eller afbrænding af husholdningsaffald.

Der eksisterer i dag stor industriel interesse for at finde ud af, hvordan man kan udvinde mest muligt fra forskellige biprodukter fra industrien.

Det gælder blandt andet det industrielle biprodukt syngas, der er en kombinationsgas af hydrogen, kulmonoxid, kuldioxid og metan. Syngas bliver blandt andet produceret i store mængder i stålindustrien, ligesom man kan lave syngas ved forbrænding af husholdningsaffald. Samtidig er det forbudt for industrien at udlede syngassen, da det kan være hamrende giftigt.

Med så mange forskellige stoffer i syngas er der dog er et stort potentiale for at udvinde for eksempel ethanol, og det er allerede i dag en industriel proces, som nogle firmaer tjener gode penge på. Ethanol kan bruges som brændstof, og på den måde indtræder syngasserne og genanvendelsen af syngasserne i en cirkulær økonomi.

Nu viser et nyt studie, hvordan man med bakterier, acetat og 100 pct. kulmonoxid markant kan øge produktionen af ethanol fra syngasser.

Studiet er offentliggjort i Bioresource Technology.

”Virksomheder, der arbejder med at genanvende syngas, er hele tiden på udkig efter nye metoder til at optimere deres industrielle processer, og her peger vi på en måde, hvorpå man kan øge den mængde ethanol, som man kan udvinde fra syngas,” fortæller en af forskerne bag studiet, professor Lars Angenent fra Department of Geosciences, Environmental Biotechnology Group, Universitet i Tübingen, Tyskland, og Novo Nordisk Foundation CO2 Research Center og Institut for Bio- og Kemiteknologi, Aarhus Universitet.

100 pct. monooxid øger produktionen af ethanol

Lars Angenent arbejder med at optimere den proces, hvormed man kan udvinde industrielt interessante produkter fra syngas.

I processen indgår blandt andet bakterien Clostridium ljungdahlii, som via en enzymatisk proces er i stand til at producere acetat og ethanol fra komponenterne i gassen.

I studiet har forskerne undersøgt, om de kan presse en højere produktion af ethanol ud af bakterierne og blandt andet undersøgt, hvad der sker, når de udsætter dem for 100 pct. kulmonoxid som kulstofkilde. Normalt indeholder de fermenteringstanke, som både forskere og industrien benytter til processen, kun 60 pct. kulmonoxid.

I forsøget viste det sig, at dette setup med 100 pct. kulmonoxid resulterede i en markant ændring i bakteriernes produktionsforhold mellem acetat og ethanol, når der er nok ekstern acetat til stede. Bakterierne begyndte at lave meget mere ethanol og meget mindre acetat.

”Det bekræfter, at ren kulmonoxid skubber bakteriernes metabolisme mod større produktion af ethanol, men kun når der er nok ekstern acetat til stede. Det er interessant, fordi hvis vi kan udvinde mere ethanol fra syngasser, kan vi skabe en alternativ kilde til brændstof, så vi kan begrænse brugen af fossile brændstofkilder,” siger Lars Angenent.

Der må ikke være ilt til stede

Omdannelsen af syngasser til ethanol er lidt mere kompliceret end som så.

Forskerne har i deres forskningsartikel vist, hvordan man skal gøre det ved at optimere det andet trin af et to-gæringstanksystem.

Tidligere holdt forskerne Clostridium ljungdahlii i to forskellige fermenteringstanke. I den første tank producerer bakterien acetat, mens den anden er beregnet til produktion af ethanol.

De to fermenteringstanke arbejder parallelt forstået på den måde, at acetat fra den første tank løber over i den anden tank. I den nye forskningsartikel inkluderede forskerne den eksterne acetat (i et reelt system fra den første tank) og ren kulmonoxid for at presse bakterierne til at producere mere ethanol.

”Processen er 100 pct. anaerobisk, hvilket betyder, at hvis der bare kommer en lille smule ilt ind i fermenteringstankene, fungerer konverteringen af syngas til ethanol ikke,” forklarer Lars Angenent.

Produktionen forøget med 240 pct.

Resultatet af de forsøg, som Lars Angenent og hans kollegaer har lavet, viser, at de i deres fermenteringstanke kan øge udbyttet af ethanol fra den bakterielle produktion med 240 pct.

Ifølge Lars Angenent er 240 pct. en meget stor forøgelse, som vil have stor industriel interesse.

Forskerne er dog ikke færdige med at udvikle på processen for at gøre den mere effektiv. Blandt andet nærstuderer Lars Angenent sammen med sine kollegaer lige nu de bakterier, som de benytter i fermenteringen. Formålet er at finde ud af, hvordan de også kan optimere på dem, så de laver mere af det, som industrien er interesseret i.

Helt specifikt ser forskerne på, om de ved at manipulere med det enzym, som bakterierne bruger til at konvertere syngas til ethanol, kan øge produktionen af ethanol endnu mere.

”Industrien forsker også intenst i de her processer og optimeringen af dem, og måske ved de allerede meget af det, som vi viser i det her studie. Derfor er vi også ydmyge omkring vores resultat, men vi tror alligevel på, at mange vil være interesseret i at udnytte de metoder, som vi har vist kan øge produktionen af ethanol fra syngas,” siger Lars Angenent.

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020