Eosprijswinnares 2020 focust op landbouwafval voor de productie van bio-ethanol
Voor biochemicus Babette Lamote eindigde 2020 nog best positief. Uit 82 inzendingen koos de jury van de Eosprijs haar masterthesis uit als de beste exact-wetenschappelijke scriptie. Ze ontwikkelde een methode om brandstof te maken van landbouwafval. Lamote draagt hiermee haar steentje bij aan de strijd tegen verspilling.
Dat landbouw vaak een focus is voor wetenschappelijk werk, werd ook weer vorig jaar duidelijk. Biochemicus aan de Universiteit Gent, Babette Lamote, won vorig jaar namelijk de Eosprijs 2020 voor exact-wetenschappelijke scripties. Door de coronacrisis gebeurde de onthulling van de winnaar online, via een Facebook Live event op 15 december. Een bekroning voor haar harde werk en passie voor biochemie. De jury beoordeelde haar onderzoek ‘zowel toekomstgericht als duurzaam’, en ook onder het publiek was ze favoriet met maar liefst de helft van de 1.700 stemmen.
In haar masterthesis beschrijft Lamote een methode om brandstof te maken van landbouwafval. Haar uitgangshoek is echter niet Vlaanderen of België, maar de Verenigde Staten. Daar worden duizenden hectares maïs aangewend voor de productie van bio-ethanol, terwijl diezelfde maïs de Amerikanen kan voeden. Echter, de klimaatopwarming moet worden aangepakt, en één van de belangrijkste strategieën om de CO2-uitstoot te reduceren kan door het gebruik van bio-ethanol in plaats van bijvoorbeeld benzine. Het is een onderwerp dat duidelijk in Lamote haar straatje ligt.
Lamote: “De biotechnologie is al langer mijn passie en ik was specifiek op zoek naar een thesisonderwerp waarmee ik mijn steentje kon bijdragen binnen de klimaatproblematiek. Dit onderwerp bleek me dan ook op het lijf geschreven.”
Voedingsgewassen voor ethanol
Bio-ethanol maken kan startende van verschillende gewassen, zoals tarwe of maïs. Het zetmeel van de eetbare delen van de plant levert suikers. Die suikers worden door gist gefermenteerd naar ethanol. “In de Verenigde Staten worden duizenden hectares maïs aangeplant voor de bio-ethanol productie, terwijl meer dan 10% van de Amerikanen honger lijdt. Dat voelt niet juist”, aldus Lamote.
De biochemicus werkte daarom aan een methode waarbij de maïskolven wel kunnen aangewend worden voor consumptie, en van het plantenafval zoals de stengels bio-ethanol gemaakt kan worden. Lamote geeft mee dat de methode zowel in de Verenigde Staten, als in België kan worden toegepast: “In België worden ook gewassen aangeplant voor de productie van ethanol. Het gebeurt in minder grote hoeveelheden dan in de Verenigde Staten, maar de 'Food vs Fuel discussie’ is ook zeker in ons land van toepassing.”
Voor (bijna) alle plantaardig afval
Volgens Lamote is het mogelijk om de methode op verschillende soorten plantaardig landbouwafval toe te passen, aangezien ze focust om lignocellulose. “Lignocellulose is aanwezig in elke plantencelwand, en bestaat uit de suikerpolymeren cellulose en hemicellulose en uit het aromatisch polymeer lignine”, verklaart ze.
De suikerpolymeren cellulose en hemicellulose zijn in feite een aaneenschakeling van suikermoleculen. Zo’n suikerpolymeer kan ‘verknipt’ worden tot meerdere vrije suikers. Deze vrije suikers zijn de grondstof voor heel wat toepassingen. “Er kan bio-ethanol van gemaakt worden, maar er kunnen ook veel andere bulk- en fijnchemicaliën mee geproduceerd worden.” Lamote geeft aan dat voor de toepassing de voorkeur uitgaat naar biomassa dat zo weinig mogelijk lignine bevat. “Houtresten zouden daarom geen goede kandidaat zijn”, geeft ze mee. “Daarnaast heeft iedere plant zijn karakteristieke cellulose-, hemicellulose-, ligninesamenstelling die bovendien kan variëren per seizoen/per regio.”
Baanbrekend ‘designer cellulosoom’
Het baanbrekende van haar werk zit hem in het verknippen van de suikerpolymeren. De 3 polymeren in lignocellulose vormen een kluwen, wat het moeilijk maakt om suikers vrij te stellen. Om een methode te vinden de polymeren te kunnen verknippen, keek Lamote naar hoe bacteriën dit doen, aangezien die lignocellulose gebruiken als voedselbron. “Anaerobe bacteriën hebben gespecialiseerde multi-enzymcomplexen ontwikkeld om deze taak uit te voeren. Zo’n complex noemen we een cellulosoom”, geeft ze mee.
Tijdens haar thesisonderzoek slaagde ze erin een eigen designer cellulosoom te ontwikkelen dat xyloglucaan, één van de suikerpolymeren aanwezig in lignocellulose, kan verknippen tot vrije suikers.
“Zo kunnen er oneindig veel verschillende designer cellulosomen aangemaakt worden. Door voor ieder polymeer aanwezig in lignocellulose een gespecialiseerd cellulosoom te ontwerpen, kan het polymeernetwerk volledig afgebroken worden tot fermenteerbare suikers. Wat ik tijdens mijn thesis in het labo onderzocht heb, kan dus enkel op grote schaal (en voor alle gewassen) toegepast worden wanneer er voor elk aanwezig polymeer een specifiek designer cellulosoom ontwikkeld is. Nog een hele weg te gaan dus”, besluit ze.
