一個國際科學家團隊發現了一種新的植物酶，這種酶最終可能在利用作物廢料生產纖維素生物燃料以及化學品和塑膠方面取得突破。
咖啡醯莽草酸酯酶（CSE）是一種酶，可以透過關閉其基因來控制木質素的形成。木質素是一種使植物堅硬的細胞網狀結構。它也是一種堅韌的物質，使得從農業廢料中提取糖來製造生物燃料變得困難。因此，它多年來一直是商業化生產的障礙。
該論文的合著者、根特大學和比利時生命科學研究所VIB的植物生物技術研究員Wout Boerjan說，植物製造木質素的一系列步驟已經研究了幾十年。但直到現在，CSE仍然是一個難以捉摸的因素。
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“多年來它一直被忽視，”Boerjan解釋說。
該論文的另一位作者、能源部大湖生物能源研究中心的教授約翰·拉爾夫說，直到最近，科學家們還認為另一個基因負責製造木質素。
大多數生物燃料都以糖為基礎。一旦提取出來，糖就會發酵成酒精——如乙醇或丁醇——然後可以用作燃料。透過“下調”或關閉導致木質素形成的CSE基因的功能，研究人員能夠改造一種小型開花植物，使其每克莖材料產生的木質素減少36%。
Boerjan說，這足以使糖的產量提高四倍。
這種植物——擬南芥（Arabidopsis thaliana），芥菜科的一種植物——多年來一直被研究人員研究，因為它經常被用作研究植物生物結構的典範。透過阻止聚合物的產生，研究人員發現其木質素的分子結構發生了改變，複雜性降低，從而更容易消化，可以轉化為燃料。
纖維素商業化的緩慢之路
兩週前，INEOS Bio宣佈其位於佛羅里達州維羅海灘的工廠已開始商業化生產用庭院廢料製成的纖維素乙醇。另外一些纖維素乙醇工廠計劃在明年開始生產，它們將用玉米秸稈、麥秸和城市垃圾製造生物燃料（氣候導報，8月5日）。
根據聯邦可再生燃料標準，美國必須在2022年前將生物燃料產量提高到360億加侖。該法律頒佈時，美國環保署預計360億加侖中的160億加侖將是纖維素生物燃料。但迄今為止，市場上纖維素燃料的量微乎其微。
環保署最近將其2013年的纖維素目標從擬議的1400萬加侖乙醇當量修改為最終要求的600萬加侖（綠色導報，8月6日）。
許多公司都因成本高昂而停滯不前，困難重重也使得小型公司難以從小規模躍升至商業規模。
Boerjan解釋說：“主要瓶頸是預處理”，指的是透過烹飪或其他方式軟化植物材料的昂貴過程，以便提取和轉化糖。“[該行業]希望以廉價的方式生產產品。”
一家為生物燃料生產製造酶的荷蘭公司諾維信的發言人說，“製漿頑固性”，即分解堅韌植物物質的困難，多年來一直是該行業面臨的難題。因此，公司需要新增更多的化學品來促進工作。
諾維信生物質應用部門研發主管馬茨·托里-史密斯（未參與該研究）說，下一步是確保這些基因改造不會對植物產生負面影響。
托里-史密斯補充說：“要證明這些修改不會影響植物維持其結構的能力，還有很多工作要做。儘管如此，我們強烈鼓勵在該領域進行研究，並認為它是生物燃料生產的重要支援技術。”
下一個實驗可能是楊樹
大湖生物能源研究中心的拉爾夫說，認為這一特定發現可以改變生物燃料的製造方式還為時過早，但它可以為如何製造更好的生物燃料作物鋪平道路。
他說：“我認為在某個時候，你會看到更容易預處理的植物。”
但是下調基因也可能阻礙更高的產量。木質素存在於兩種型別的細胞中：構成植物結構的纖維細胞和構成在植物中輸送水分的管道的細胞。對CSE進行改造以改變木質素的形成可能會影響植物內部的水分流動，並決定其生長情況。
Boerjan說：“我們希望僅透過下調纖維細胞中的基因來克服產量損失。”他補充說，楊樹是很有希望的生物燃料原料，可能是下一個進行下調實驗的物件。
來自比利時、英國和美國的18位研究人員參與了這項研究。該論文發表在本週的科學雜誌上，該雜誌由美國科學促進會出版。
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自氣候導報。www.eenews.net，202-628-6500