Op dit moment wordt biobrandstof voornamelijk geproduceerd uit hoogwaardige grondstoffen, zoals koolzaad, maïs of suikerbieten. Brandstof concurreert dus met voedselproductie. Voor de teelt zijn bovendien grote lappen landbouwgrond nodig. De productie van biodiesel wordt daarom kritisch bekeken. Een duurzamer alternatief is gistcellen te gebruiken om vet te produceren uit celluloseafval, dat vervolgens kan worden omgezet in biodiesel.
In een project gefinancierd door het Oostenrijkse Science Fund FWF, onderzoekt een onderzoeksgroep uit Graz momenteel hoe vet voor de productie van biodiesel kan worden geproduceerd met behulp van genetisch gemodificeerde gistcellen. Mogelijk kunnen die zelfs rechtstreeks biodiesel uitscheiden. Het onderzoek staat onder leiding van moleculair bioloog Klaus Natter.
Hoog lipidengehalte
Natter en zijn groep profiteren van het feit dat gistcellen al zeer goed zijn onderzocht. Dat geldt zeker voor bakkersgist en olieachtige gisten. Bakkersgist wordt veel gebruikt in voedingsmiddelen, zoals brood, bier en wijn. Sinds het midden van de vorige eeuw wordt er onderzoek naar gedaan. Het DNA is volledig in kaart gebracht en de bijna alle metabole processen in de cel zijn bekend. Olie- of vetgisten zijn pas kort in gebruik, maar interessant vanwege het hoge lipidengehalte.
Vette gisten bewaren in natuurlijke toestand tot 20 procent van hun totale gewicht in vet, bakkersgist tussen vijf en tien procent. Via genetische modificatie kunnen de vetgehaltes worden opgekrikt tot tussen 50 en 60 procent, zo blijkt uit computermodellen en praktijkexperimenten van de onderzoeksgroep. Dat blijkt verrassend genoeg voor beide gistsoorten mogelijk. Het maakt bakkersgist, ook omdat daar al het meest over bekend is, de meest veelbelovende kandidaat voor de productie van lipiden.
Natter benadrukt dat de gemodificeerde gistcellen gewoon levensvatbaar zijn en slechts in een iets langzamer tempo groeien dan hun natuurlijke tegenhangers. Maar nog steeds tien keer sneller dan de enige serieuze concurrent in termen van toekomstige biodieselproductie: algen. Algen zijn aantrekkelijk omdat ze zonlicht en CO2 direct in vet kunnen omzetten. Voor de teelt zijn wel grote oppervlakken nodig en ze groeien langzaam.
Diesel uitscheidende cellen
Voordat de industriële implementatie is, moet nog wel een aantal hindernissen worden genomen. “Om het proces duurzaam te maken, zouden afvalproducten moeten worden gebruikt als voedingsstof voor deze gisten”, merkt Natter op. Cellulose dat door enzymen wordt afgebroken, zou een goede kandidaat zijn. Dat kan bijvoorbeeld worden gewonnen uit landbouwresten. Die inzamelen, moet wel economisch haalbaar zijn.
Een belangrijk aspect is de vraag hoe het vet uit de cel kan worden gehaald. Het extraheren van vetdruppels uit de gistcel is een complex proces. Het zou eenvoudiger zijn als de cellen zodanig kunnen worden aangepast, dat ze zelf vet uitscheiden. Alternatieve benaderingen zijn er zelfs op gericht om de gistcellen rechtstreeks biodiesel te laten produceren en uitscheiden.
Hoewel dit volgens Natter in principe mogelijk is, zal de opbrengst veel lager zijn dan bij vetopslag in de cel. Verder onderzoek is nodig om deze processen beter te begrijpen. “Fundamenteel onderzoek naar de productie van vet uit gist heeft al een zeer vergevorderd stadium bereikt”, bevestigt Natter. “Nu is het tijd om het in de praktijk te brengen.”
