5. december: Claus Felby – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Alumni > Julekalender 2017 > Julekalender 2011 > 5. december

5. december: Nye energiformer

Alumneforeningen Kubulus har sat fokus på forskningen på KU og bedt en række forskere og en tidligere universitetshistoriker om at fortælle om aktuelle forskningsprojekter. Det er tilsammen blevet til de 24 låger i årets forskningsjulekalender, hvor du kan læse om alt fra naturmedicin til nanoscience.

I dagens låge fortæller professor Claus Felby om sin forskning i alternative brændselsformer. Claus Felby beskæftiger sig blandt andet med, hvordan vi bedst udnytter træer, planter og halm til at lave energi til biler og kraftværker. I følge Claus Felby kan vi dække 20 - 25% af verdens samlede energiforbrug ved at bruge biomasse.

Ny indsigt i cellulose - naturens mest udbredte polymer

Vores civilisation står overfor en af de store udfordringer. Vi skal omstille os fra fossil til fornybar energi og som en del heraf indgår planternes biomasse. Planter består hovedsaligt af sukker og i vores forskning har vi studeret, hvordan sukkerkæderne i cellulose kan nedbrydes til enkelte sukkermolekyler som herefter kan omdannes til brændstoffer og kemikalier.

Cellulose nedbrydes af enzymer, men da cellulose er krystallinsk (figur 1, se nedenfor) er tilgængeligheden lav for enzymerne. En af de store spørgsmål er derfor hvordan man kan forbedre nedbrydningen af cellulose?

Man har hidtil betragtet cellulose som en meget homogen struktur. I vores arbejde har vi imidlertid fundet at det ikke forholder sig helt sådan - cellulose er nemlig ikke bare cellulose.

Molekylære sakse 

I den krystallinske struktur er der områder kaldet dislocations hvor strukturen stadig er krystallinsk, men hvor opbygningen er forskellig. Vi spurgte os selv om disse strukturer havde nogen betydning for enzymers nedbrydning af cellulose. Til det formål satte vi fluorescerende markører fast på enzymerne for på den måde at se hvor enzymerne var lokaliseret på cellulosefibrene. Resultatet var overraskende og er vist i figur 2 (se nedenfor).

En del af de cellulosenedbrydende enzymer starter nedbrydningen af cellulosen netop i disclocations, hvor de klipper cellulosefibrene over på en måde, der kan beskrives som molekylære sakse. Dette har givet os en helt ny indsigt i hvordan cellulose og enzymer interagerer og vi forventer at lære endnu mere om celluloses molekylære strukturer.

Vi kan direkte bruge denne viden om interaktioner mellem cellulse og enzymer på det molekylære niveau til at forbedre processer i industriel skala. Cellulose er naturens mest udbredte organiske molekyle, og der er endnu meget at erkende og lære om dets grundlæggende struktur og interaktioner. Vi har blot fundet en enkelt brik, men forventer at finde flere endnu. 

Refrerence Thygesen et al. 2011. J. Ind. Microb. & Biotech.38, 975-983


Figur 1: A: Mikrofibriller af cellulose i cellevæggen fra hvede halm. B: Cellulose på molekylært og atomart niveau, -sukkerkæderne bestående af glucose arrangeret i en krystallinsk struktur.

 
Figur 2: A: Cellulosefiber i polariseret lys, disloactioner vist med pile. B: Samme billede med et confokalt mikroshop. Bemærk hvordan enzymerne (gule og blå farver) binder kraftigt til netop dislocationerne.