Dankzij de methode zijn we minder afhankelijkheid van aardolie en kunnen we bovendien onze koolstofvoetafdruk verkleinen.

De concentratie broeikasgassen in de atmosfeer is dit jaar naar een recordhoogte gestegen. En waarschijnlijk is dit nog niet het eindstation. Onderzoekers voorspellen namelijk dat de stijging in 2019 gewoon door zal gaan. Dat er iets moet veranderen is duidelijk. Maar dat lijkt nog niet zo gemakkelijk. Zo lijkt het erop dat veel landen hun doelstellingen uit het Parijse klimaatakkoord, waarin ze beloven hun emissies terug te dringen, niet gaan halen. Onderzoekers van de Universiteit van Zuid-Florida besloten het over een andere boeg te gooien. Zij hebben een innovatieve en veelbelovende methode bedacht waarmee ze vervuilende broeikasgassen om kunnen zetten in producten die vrijwel iedere dag door onze handen gaan.

Enzym
In de studie gebruikten de onderzoekers een menselijk enzym, namelijk het 2-Hydroxyphytanoyl-CoA lyase (HACL) enzym. “HACL is een enzym dat helpt bij de alfa-oxidatie,” legt onderzoeker Alexander Chou aan Scientias.nl uit. “Bij mensen en andere zoogdieren is alfa-oxidatie het proces waarbij fytaanzuur – dat wordt verkregen uit voeding zoals vlees en zuivelproducten – wordt afgebroken. “Personen met een verminderde alfa-oxidatie – mogelijk als gevolg van mutaties in het HACL – lijden aan de ziekte van Refsum; een erfelijke stofwisselingsziekte waarbij fytaanzuur ophoopt.” De onderzoekers raakten geïnteresseerd in het HACL enzym omdat bij het proces van alfa-oxidatie vetzuren met één koolstofatoom verkort worden. Simpeler gezegd, het splitst als het ware langere koolstofketens in kleinere stukjes. “Wij wilden het tegenovergestelde bewerkstelligen,” zegt Chou. De onderzoekers ontwierpen daarom een omgekeerd proces, waarbij enkele koolstofmoleculen omgezet konden worden in grotere verbindingen.


Omzetten
Het gemanipuleerde enzym werd vervolgens ingebracht in een E. coli bacterie; een bacterie die van nature voorkomt in de darmen van mensen en dieren. De E. coli bacterie werkt in dit geval als een soort gastheer. En voilà, de microben die hieruit voortkwamen blijken bijzonder effectief broeikasgassen te kunnen omzetten in chemische verbindingen die gebruikt worden voor een eindeloze reeks commerciële en industriële producten. Wanneer die microben namelijk toegevoegd worden aan methanol, formaldehyde, formiaat, koolstofdioxide en methaan (belangrijke broeikasgassen) vindt er een conversieproces plaats. “Hierbij worden de moleculen omgezet in nuttige verbindingen, namelijk glycolzuur, ethyleenglycol en 2-hydroxyisoboterzuur,” vertelt Chou. “Deze verbindingen hebben verschillende toepassingen. Glycolzuur is een veelgebruikt ingrediënt in huidverzorgingsproducten. Ethyleenglycol wordt gebruikt in antivries en is een belangrijk onderdeel van kunststoffen. 2-hydroxyisoboterzuur kan worden gebruikt als een voorloper voor de productie van acrylglas.” En mogelijk houdt het hier nog niet op. Zo denken de onderzoekers dat hun methode ook een tal van andere stoffen kan omzetten die gebruikt kunnen worden voor nog veel meer toepassingen.

Een onderzoeker buigt zich over de gefabriceerde chemische stoffen. Afbeelding:

Aardolie
De onderzoekers zien hun studie als een belangrijke doorbraak. Hun methode zou namelijk kunnen helpen om de hoeveelheid broeikasgassen – zoals CO2, methaan en formaldehyde – in de atmosfeer terug te dringen. “Dit is een belangrijke stap in de strijd tegen klimaatverandering,” stelt Chou. Bovendien kunnen deze vervuilende broeikasgassen weer gebruikt worden voor het maken van nuttige producten. Op dit moment worden de bouwstenen van veel kunststoffen, cosmetica, polymeren en reinigingsmiddelen nog gewonnen uit aardolie. Mogelijk kan er voorkomen worden dat bij de productie van de ruwe olie grote hoeveelheden broeikasgassen de atmosfeer bereiken. “Wanneer ruwe olie uit de grond wordt gepompt, gaat dat gepaard met het vrijkomen van gas,” vertelt onderzoeker Ramon Gonzalez. “Veel van dat gas komt bij verbranding in de atmosfeer terecht, wat we zien als een verspilde hulpbron.” De onderzoekers denken dit gas op te kunnen vangen en middels hun bedachte bioconversie om te zetten in verbindingen die gebruikt kunnen worden voor het maken van alledaagse producten. Maar volgens de onderzoekers is er nog een belangrijke implicatie. Zo stellen ze dat we dankzij de methode überhaupt minder aardolie hoeven op te pompen. De broeikasgassen zouden mogelijk uit de atmosfeer afgevangen en omgezet kunnen worden zonder dat daar ook maar een druppel aardolie bij te pas komt.

Het blijft op dit moment niet alleen maar bij theorie. “We werken op dit moment samen met partners in de particuliere sector om onze techniek te proberen te implementeren,” vertelt Gonzalez. “Het is opwindend om dit project vanaf het allereerst begin uit te bouwen naar de daadwerkelijke industriële realisatie. Hopelijk heeft het niet alleen een betekenisvolle impact op de industrie, maar ook op het milieu.”