Ученые из Бразильского центра исследований в области энергетики и материалов (CNPEM) совершили прорыв в биоэнергетике, обнаружив уникальный фермент CelOCE, способный эффективно расщеплять устойчивую целлюлозу растительной биомассы. Работа опубликована в научном журнале Nature.
Целлюлоза, составляющая основу клеточных стенок растений, десятилетиями оставалась сложной мишенью для биопереработки из-за своей кристаллической структуры и связи с лигнином.
Новый металлофермент CelOCE (фермент окислительного расщепления целлюлозы), содержащий медь, использует новый механизм. Он распознает конец целлюлозного волокна и окислительно расщепляет его, дестабилизируя кристаллическую структуру. Кроме того, фермент сам генерирует необходимую для реакции перекись.
“CelOCE действует как отмычка, открывающая доступ другим ферментам к целлюлозе”, — пояснил руководитель исследования Марио Мураками из CNPEM.
По сравнению с предыдущими решениями эффективность процесса возрастает вдвое.
Фермент обнаружиои в особой микробной экосистеме — образцах почвы с бразильского завода по переработке сахарного тростника, где микроорганизмы десятилетиями адаптировались к разложению биомассы.
Уже сейчас технология готова к внедрению на двух действующих в Бразилии биоперерабатывающих заводах — единственных в мире, коммерчески производящих целлюлозное биотопливо.
По словам исследователей, CelOCE позволит повысить эффективность переработки отходов (жома тростника, кукурузной соломы) с 60-70% до 80% и выше, увеличить выпуск авиационного биотоплива и снизить себестоимость экологичных альтернатив нефтепродуктам.
Как отмечают исследователи, этот прорыв меняет парадигму биологического разложения целлюлозы и открывает новые возможности для биоэкономики в условиях климатического кризиса.
Ранее ученые научились получать упаковочные материалы из коровьего навоза.