Läpimurto ligniinitutkimuksessa: pallomaiset partikkelit moninkertaistivat entsyymien tehokkuuden

Selluteollisuuden sivuvirtana syntyvällä ligniinillä voidaan korvata fossiilisia materiaaleja.
Reaktioastian pohjalla näkyvät biokatalyytit, jotka sisältävät pallomaisia ligniinipartikkeleita rakennetta tukevassa luonnollisessa polymeeriseoksessa, avaavat uusia mahdollisuuksia vedessä tapahtuville synteettisille reaktioille. Kuva: Valeria Azovskaya

Aalto-yliopiston ja Yorkin yliopiston tutkijat ovat onnistuneet muodostamaan ligniinipartikkeleista vettä hylkivän komposiittirakenteen, jossa entsyymit eli biokatalyytit saadaan erotettua niitä ympäröivästä vedestä. Läpimurto syntyi havainnosta, että yksittäisten ligniinipartikkelien pintavarausta säätelemällä entsyymit saadaan tarttumaan niiden pintaan. Merilevästä eristetty luonnollinen polymeeri toimi rakennetta tukevana materiaalina.

Tutkimus lähti tarpeesta hyödyntää selluteollisuuden sivuvirtana syntyvää ligniiniä uusissa suuren mittakaavan kohteissa. Tutkijoiden yllätykseksi ligniinipartikkelit lisäsivät entsyymien aktiivisuuden moninkertaiseksi verrattuna samaan entsyymiin ilman ligniinipartikkeleita ja mahdollistivat niiden kierrätyksen synteettisessä reaktiossa, joka ei ilman komposiittirakennetta olisi ollut mahdollinen vedessä. Reaktiossa biopolttoaineen tuotannosta saaduista alkoholista ja orgaanisesta haposta syntyi veteen liukenematonta, ananaksen tuoksuista esteriä. Menetelmä avaa uusia mahdollisuuksia myös bioperäisten polyesterien valmistukseen.

”Verrokkina toimiva kaupallinen entsyymi on kiinnitetty fossiilisista raaka-aineista valmistetun synteettisen akryylihartsin pintaan. Nyt kehitetyn biokatalyytin aktiivisuus oli siihen nähden parhaimmillaan kaksinkertainen”, kertoo tutkijatohtori Mika Sipponen. ”Menetelmän hienous on sen yksinkertaisuus ja skaalattavuus. Ligniinipartikkelien valmistus onnistuu jo nyt useiden kilogrammojen erissä. Toivomme tietenkin, että entsyymiteollisuus saa tästä kestävän vaihtoehdon fossiilisten materiaalien korvaamiseen teknisissä sovelluksissa”, Sipponen sanoo.

”Olemme iloisia, kun monen vuoden panostus ligniinipartikkelitutkimukseen alkaa tuottaa merkittäviä tuloksia. Näemme pallomaisille partikkeleille lukuisia hyödyntämismahdollisuuksia vihreän kemian prosessien ja uusien materiaalien kehityksessä”, tutkimusta ohjannut professori Monika Österbergtäydentää.

Tutkimusta on rahoittanut Suomen Akatemia.

Artikkeli “Spatially confined lignin nanospheres for biocatalytic ester synthesis in aqueous media” on julkaistu tänään Nature Communications -lehdessä, DOI 10.1038/s41467-018-04715-6, https://www.nature.com/articles/s41467-018-04715-6

Lisätietoja:

TkT Mika Sipponen
[email protected]
p. 0503013978                                                          

Prof. Monika Österberg
[email protected]
p. 0505497218

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Illustration on beige background: two students painting a big yellow lightbulb.
Tiedotteet, Opinnot Julkaistu:

Hae Aalto Thesis -projektiin: HSL - Ohjelmistotuotanto 2.0!

Aalto Thesis -ohjelman projektihaku maistereille on auki. Lue lisää HSL:n projektista ja hae mukaan!
Materiaali pohjautuu keväällä järjestettyyn kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.
Tiedotteet Julkaistu:

Ilmainen opiskelupaketti someilmiöistä: Mitä jokaisen tulisi tietää verkkohäiriköinnistä, someriippuvuudesta ja valeuutisista?

Materiaali pohjautuu kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.
Aiheet, joissa rasismista puhuttiin
Tiedotteet Julkaistu:

Tutkimus: Suomi24:n keskusteluissa vähemmistöt ja maahanmuutto nähdään uhkana

Tutkimukseen koottiin koneoppimismallin avulla yli 100 000 keskustelupalstaviestiä ja yli 5000 uutistekstiä. Tutkimus osoitti, että Suomi24:n ja perinteisen median rasismipuhe eroavat voimakkaasti toisistaan.
DigiEduHack image by DigiEduHack
Kampus, Tiedotteet, Yliopisto Julkaistu:

DigiEduHack muovaa digitaalisen oppimisen tulevaisuutta

Vuorokauden mittainen DigiEduHack-tapahtuma järjestetään yhtä aikaa noin 50 organisaatiossa yli 30 maassa.