Alcohol stoken met gist

Bioalcohol uit bakkersgist?

Bakkersgist is veruit de meest efficiënte producent van alcohol. Dat is overigens al heel lang bekend, de oude Egyptenaren maakten al iets dat op ons bier lijkt.

Maar als dat al bekend is, waarom moet er dan nog onderzoek naar gedaan worden?

Ons onderzoek richt zich op de productie van bioalcohol als brandstof voor voertuigen. Om te kunnen concurreren met normale benzine en diesel moet die bioalcohol van goedkope grondstoffen, zoals hout, gemaakt kunnen worden. Hout bevat echter veel xylose, een suiker die gist niet kan omzetten in alcohol. Het doel van mijn onderzoek was om bakkersgist zover te krijgen dat het wel alcohol kan maken uit xylose.

Is het gelukt?

Ja, het is een echte doorbraak. Er wordt al meer dan twintig jaar gewerkt aan dit probleem en het is ons als eerste gelukt bakkersgist zo aan te passen dat die wel goed xylose kan omzetten in alcohol. Hierdoor wordt industriële productie van bioethanol economisch interessant.

Dus gaan we binnenkort alcohol tanken in plaats van benzine?

Nou, voordat auto’s echt alleen op bioethanol gaan rijden zijn we heel wat jaren verder. Eerst zullen pompen mengsels van benzine of diesel met 2 - 10% bioethanol gaan verkopen. Dat kan technisch gezien al heel snel, over één of twee jaar.

Helpen mengsels wel om de schade aan het milieu te verminderen?

10% bioethanol betekent 10% minder benzineverbruik en dus ook 10% minder schadelijke uitstoot. Dat is al een behoorlijke vooruitgang.

Minder milieuschade doordat je het benzineverbruik vermindert, dat klinkt logisch. Maar het verbruik van bioalcohol, heeft dat geen schadelijke gevolgen?

Nee, omdat de verbranding van biobrandstoffen zoals bioethanol geen extra koolstofdioxide (CO2) aan de atmosfeer toevoegt. CO2 is een belangrijke veroorzaker van het broeikaseffect; de opwarming van de aarde.

Terug naar je onderzoek, hoe is het je gelukt om bakkersgist te laten groeien op xylose?

Voor het omzetten van xylose in ethanol heeft bakkersgist maar één extra enzym nodig. Dit enzym, dat alleen voorkomt in bacteriën, is meermalen in bakkersgist geplaatst maar helaas zonder succes. Waarschijnlijk omdat bacteriën en gisten genetisch te veel verschillen. De basis van ons succes ligt in Nijmegen, waar onderzoekers werken met een schimmel, Piromyces. Deze schimmel, die voorkomt in de darmen van de Indiase olifant, kan xylose afbreken en gebruikt daarvoor hetzelfde gen als bacteriën doen. Dit was een heel belangrijke ontdekking omdat schimmels en gisten genetisch veel meer op elkaar lijken. De kans was dus groot dat dit gen wel zou gaan werken in bakkersgist en dat bleek inderdaad zo te zijn.

Dat klinkt nogal simpel.

Ja, maar daarmee was het onderzoek nog niet klaar. Toen begon het pas. Gist was nu wel in staat om xylose om te zetten in alcohol, maar deed dat heel erg langzaam en bovendien onder zuurstofrijke condities. Voor efficiënte productie van bioethanol is het noodzakelijk dat er geen zuurstof aanwezig is. We moesten bakkersgist trainen om zonder zuurstof sneller te groeien op xylose.

Hoe train je gist?

Gist is een organisme dat zich heel goed kan aanpassen aan de omgeving. Ik heb daarom als eerste stap gist heel lang alleen maar xylose gevoerd. Bij iedere nieuwe generatie, als de gist zich deelt, treden er spontane veranderingen in het DNA van de gist op. Als deze veranderingen gunstig zijn, zullen deze nakomelingen beter groeien op xylose en zich ook weer sneller voortplanten. Als er dus niets anders te eten is selecteer je vanzelf die gisten die het beste groeien op xylose. De volgende stap was het verminderen van de hoeveelheid zuurstof. Op precies dezelfde manier hebben we de gist geselecteerd die het snelst groeit zonder zuurstof.

Toen was je klaar?

Nee, de uiteindelijk geselecteerde gist functioneerde wel het best, maar nog niet optimaal voor industriële productie van bioethanol. We hebben toen zes genen die essentieel zijn voor de omzetting van xylose naar alcohol extra aangezet en dat leverde een gist waarvan wij vinden dat die geschikt is voor industrieel gebruik.

Weet je waarom de gist die het best uit de race kwam, beter functioneert dan de anderen?

Nog niet, we zijn nu aan het onderzoeken welke genetische veranderingen in de gist ervoor hebben gezorgd dat deze zo goed, zonder zuurstof, op xylose kan groeien. We vergelijken de activiteit van de genen in het wild type, dat is de normale bakkersgist, met onze aangepaste gist. Als we begrijpen welke genetische veranderingen belangrijk zijn, kunnen we in de toekomst wellicht gist nog beter laten functioneren.

Jouw onderzoek heeft milieuvriendelijke brandstof een stuk dichterbij gebracht, dat moet een goed gevoel zijn.

Ja, het voelt goed om aan iets te werken waar de maatschappij wat aan heeft. En het geeft ook een kick om de eerste ter wereld te zijn die een belangrijk probleem oplost. Dat maakt onderzoek doen ook heel erg leuk.

Tip-a-friend