Η λιγνίνη, μια σκληρή και ανθεκτική ουσία που περιβάλλει τα κύτταρα των φυτών και χαρίζει αντοχή στα δέντρα, είναι ο μεγάλος πονοκέφαλος της βιομηχανίας χαρτιού και βιοκαυσίμων. Τη λύση θα μπορούσαν να δώσουν λεύκες που έχουν τροποποιηθεί γενετικά ώστε η λιγνίνη τους να διασπάται πιο εύκολα.

Η λιγνίνη, εξηγούν οι ερευνητές που υπογράφουν τη δημοσίευση στο Nature Communications, αντιστοιχεί στο 20% του ξύλου της λεύκας και εμποδίζει την απομόνωση κυτταρίνης και άλλων υλικών που μπορούν να μετατραπούν σε απλά σάκχαρα και τελικά σε βιοκαύσιμα ή χαρτοπολτό.

Λόγω των ανθεκτικών αιθερικών δεσμών στο μακρύ μόριο της λιγνίνης, η διάσπασή της είναι δύσκολη ακόμα και όταν ένας κορμός αφήνεται να σαπίσει στο έδαφος. Στις βιομηχανίες χαρτοπολτού και βιοκαυσίμων, το πρώτο βήμα είναι η διάσπαση της λιγνίνης, η οποία απαιτεί θέρμανση για αρκετές ώρες στους 170 βαθμούς και χρήση ισχυρών καυστικών χημικών.

Προηγούμενες απόπειρες για την αντιμετώπιση του προβλήματος βασίζονταν στη γενετική τροποποίηση των φυτών ώστε να παράγουν λιγότερη λιγνίνη ή λιγνίνη ελαφρώς διαφορετικής σύστασης. Οι προσπάθειες αυτές τελικά απέτυχαν επειδή τα τροποποιημένα φυτά είχαν αδύναμους βλαστούς που λύγιζαν στον άνεμο ή προσβάλλονταν εύκολα από παθογόνα.

Η νέα προσέγγιση, αντίθετα, δεν δείχνει να επηρεάζει την ανάπτυξη των δέντρων. Οι ερευνητές του Εθνικού Eργαστηρίου «Μπρουκχέιβεν» στη Νέα Υόρκη εισήγαγαν στο γονιδίωμα της λεύκας το γονίδιο ενός «πειραγμένου» ενζύμου που συμμετέχει στη βιοσύνθεση της λιγνίνης. Τα «μεταλλαγμένα» δέντρα καλλιεργήθηκαν σε κλειστό θερμοκήπιο εντός του εργαστηρίου.

Οι αναλύσεις που ακολούθησαν έδειξαν ότι οι «μεταλλαγμένες» λεύκες έδιναν 62% περισσότερα χρήσιμα σάκχαρα όταν υποβάλλονταν σε μια στάνταρτ κατεργασία με ένζυμα, ενώ η παραγωγή βιοκαυσίμου αιθανόλης από τα σάκχαρα που δίνει το ξύλο αυξήθηκε κατά το εντυπωσιακό ποσοστό του 52%.

Εφόσον οι «μεταλλαγμένες» λεύκες αποδειχθούν ακίνδυνες για το περιβάλλον και λάβουν έγκριση καλλιέργειας, η νέα προσέγγιση υπόσχεται να μειώσει τη δαπάνη ενέργειας και να αυξήσει την απόδοση στην παραγωγή βιοαιθανόλης.

Το ίδιο θα μπορούσε ενδεχομένως να συμβεί και στη βιομηχανία χαρτιού.

Βαγγέλης Πρατικάκης

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ

Headlines