Ein neues Enzym könnte Maisöl in Flugzeugtreibstoff verwandeln
Brasilianische Wissenschaftler haben ein Enzym entdeckt, das ein Nebenprodukt von Maisethanol in Biokraftstoff für die Luftfahrt umwandeln kann. Diese Innovation könnte den Luftfahrtsektor nachhaltiger machen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und Kohlenstoffemissionen verringern.
Auf der Suche nach nachhaltigen Alternativen zu fossilen Brennstoffen sind brasilianische Wissenschaftler einen großen Schritt vorangekommen: Forscher des Nationalen Labors für Biorohstoffe (LNBR) des Nationalen Zentrums für Energie- und Materialforschung (CNPEM) in Campinas, São Paulo, haben in Zusammenarbeit mit Sinochem Petróleo Brasil eine Studie in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht, die eine bahnbrechende Technologie vorstellt.
Die Forschung könnte einen Meilenstein in der Produktion erneuerbarer Kraftstoffe darstellen, da in Brasilien und anderen Ländern, die Maisethanol produzieren, jedes Jahr Tonnen dieses Nebenprodukts anfallen. Bisher wurde DCO nur in begrenztem Umfang eingesetzt, hauptsächlich zur Herstellung von Tierfutter und Biodiesel. Mit der neuen Technologie hat es das Potenzial, fossile Brennstoffe in der Luftfahrt zu ersetzen, einem Sektor, der seine Kohlenstoffemissionen reduzieren möchte.
Die Kraft des entdeckten Enzyms
Die Wissenschaftler untersuchten eine Klasse von Enzymen, die so genannten P450-Decarboxylasen, die die Carboxylgruppen aus den Fettsäuren entfernen, die im Restöl aus der Maisethanolproduktion vorhanden sind. Dieser Prozess ermöglicht die Umwandlung dieser Verbindungen in Moleküle, die denen des raffinierten Erdöls ähneln, ohne dass aggressive chemische Prozesse erforderlich sind.
Der wichtigste Durchbruch der Studie bestand darin, zu verstehen, wie dieses Enzym Pflanzenöle effizient direkt in Kohlenwasserstoffe umwandeln kann. Mithilfe von Röntgenkristallographietechniken und fortschrittlichen Computersimulationen identifizierten die Forscher strukturelle Veränderungen, die es dem Enzym ermöglichen, ungesättigte Substrate wie Ölsäure, einen der Hauptbestandteile von Maisöl, zu verarbeiten. Diese Entdeckung ebnet den Weg für die Optimierung der industriellen Produktion und die Ausweitung der Nutzung von Biokraftstoffen in der Luftfahrt und im Landverkehr.
Vom Mais zum Flugzeug: Nachhaltigkeit und wirtschaftliches Potenzial
Die Anwendung dieser Technologie kann ökologische und wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen. Die Ethanolproduktion aus Mais hat in Brasilien zugenommen, vor allem in der Region Zentral-West, wo Mais auf bereits genutzten Flächen angebaut wird, ohne dass dafür Wälder abgeholzt werden müssen. Destilliertes Öl, das bisher als Nebenprodukt mit geringem Nutzen galt, kann nun ein wesentlicher Bestandteil für die Herstellung erneuerbarer Kraftstoffe sein.
Außerdem trägt dieser neue Ansatz dazu bei, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Den Forschern zufolge können mit dem entwickelten Verfahren bis zu 1,7 Gramm Kohlenwasserstoffe pro Liter verarbeitetem DCO hergestellt werden, was im Vergleich zu anderen Methoden eine hohe Ausbeute bedeutet. Bei großtechnischer Anwendung können so Tonnen von Altöl in sauberen Kraftstoff umgewandelt und die Umweltauswirkungen der Luftfahrt verringert werden.
Eine enzymbetriebene Zukunft?
Die Forschung befindet sich noch in der Entwicklungsphase, aber die Ergebnisse sind vielversprechend. Die Wissenschaftler arbeiten nun an der Optimierung des Enzyms und der Verbesserung des Prozesses, um ihn in industriellem Maßstab wirtschaftlich zu machen. Auch andere Rohstoffe wie Babassu- und Macauba-Öl werden als potenzielle Quellen für Biokraftstoffe nach demselben Ansatz untersucht.
Wenn diese Technologie Fortschritte macht, könnten wir an der Schwelle zu einer Revolution in der Industrie für nachhaltige Kraftstoffe stehen. Was einst ein Nebenprodukt der Ethanolproduktion war, könnte schon bald als Treibstoff für Flugzeuge, Lastwagen und sogar Schiffe dienen und den globalen Verkehr umweltfreundlicher und effizienter machen.
Die Wissenschaft zeigt einmal mehr, dass Innovationen ökologische Herausforderungen in nachhaltige Chancen für die Zukunft verwandeln können.
Quellenhinweis:
Coordinated conformational changes in P450 decarboxylases enable hydrocarbons production from renewable feedstocks. January 22, 2025. Generoso, WC, Alvarenga, AHS, Simões, IT et al.