Ученые из Бразильского центра исследований в области энергетики и материалов (CNPEM) достигли значительного успеха в сфере биоэнергетики, обнаружив новый фермент CelOCE, который эффективно расщепляет прочную целлюлозу растительной биомассы. Результаты их работы были опубликованы в научном журнале Nature.
Целлюлоза, составляющая основную часть клеточных стенок растений, оставалась труднодоступной для биопереработки на протяжении многих лет из-за своей кристаллической структуры и связи с лигнином. Новый металлофермент CelOCE, содержащий медь, использует инновационный механизм. Он распознает конец целлюлозного волокна и осуществляет его окислительное расщепление, тем самым разрушая кристаллическую структуру. Кроме того, этот фермент сам производит перекись, необходимую для реакции.
«CelOCE функционирует как ключ, который открывает доступ другим ферментам к целлюлозе», — объяснил ведущий исследователь Марио Мураками из CNPEM. По сравнению с предыдущими методами, эффективность процесса удваивается.
Фермент был найден в уникальной микробной экосистеме — образцах почвы с бразильского завода по переработке сахарного тростника, где микроорганизмы на протяжении многих лет адаптировались к разложению биомассы.
Технология уже готова к внедрению на двух действующих биоперерабатывающих заводах в Бразилии, которые являются единственными в мире, производящими целлюлозное биотопливо в коммерческих масштабах. Исследователи отмечают, что CelOCE сможет повысить эффективность переработки отходов, таких как жом тростника и кукурузная солома, с 60-70% до 80% и более. Это также позволит увеличить объем производства авиационного биотоплива и снизить стоимость экологичных альтернатив нефтепродуктам.
Как подчеркивают ученые, этот прорыв меняет подход к биологическому разложению целлюлозы и открывает новые перспективы для биоэкономики в условиях климатического кризиса. Ранее исследователи научились получать упаковочные материалы из коровьего навоза.