Huvudmeny

2014-03-31 08:00

Inkapslad jäst flitig etanolproducent


Jästceller som kapslas in i ett membranhölje jobbar flitigare och blir tåligare än fria jästceller vid etanolproduktion. Dessa forskningsresultat presenteras i en ny avhandling.

Inkapslad jäst.

Ett problem vid etanolproduktion är att de jästceller man använder för att jäsa lignocellulosarik biomassa, t.ex. från skogsavfall, till etanol är att jästcellerna blir kortlivade eller sköljs bort ur bioreaktorerna. Detta problem har Päivi Ylitervo, forskarstudent på Högskolan i Borås och Chalmers, nu en lösning på.

Målet med hennes forskning har varit att öka koncentrationen av jästceller inne i bioreaktorn för att på så sätt få en effektivare produktion av etanol.                              

Bild på Päivi Ylitervo.Ny inkapslingmetod

Jästceller är känsliga för höga temperaturer. När de används i en bioreaktor kan temperaturen i odlingen bli för hög vilket påverkar jästen negativt. I de reaktorer som används idag går jästceller till spillo via det flöde som passerar genom reaktorn om man använder en kontinuerlig process.

Päivi Ylitervo har visat att jästcellerna tål högre temperaturer, som normalt skulle döda dem, och de blir mer tåliga för ämnen som bromsar deras arbete och celldelningen om man kapslar in dem i ett robust membranhölje eller om man använder membranbioreaktorer. Hon har nu utvecklat ett kapselmembran som håller under längre tid inne i bioreaktorn.

Jästceller gillar teamwork

Forskningen har bestått av fyra delar.  Den första handlar om att ta fram en inkapslingsmetod som ger ett lagom segt och robust membranhölje där jästcellerna kan frodas och där näring passerar in, etanol passerar ut och cellerna hålls kvar. Detta membranhölje ser ut som ett grodägg inne i vilket jästen växer till sig.

Päivi Ylitervo
Från: Borås (uppvuxen i Svaneholm)
Ålder: 30
Examen: Högskoleingenjörsexamen i kemiteknik – bioteknik 2005, Högskolan i Borås Teknologie Magisterexamen i kemiteknik – bioteknik, 2008, Högskolan i Borås
Forskarstudier inom kemiteknik, Chalmers och Högskolan i Borås: 2009-2014
Handledare: Prof. Mohammad Taherzadeh, Högskolan i Borås

Den andra delen av hennes forskning har handlat om att få så många jästceller som möjligt att stanna kvar inne i reaktorn och inte gå till spillo genom utsköljning. Till detta har Päivi Ylitervo använt membranbioreaktorer där membran av polymerer kopplas samman med en bioreaktor. Samma koncept kan även användas när man behandlar vatten vid vattenrening.  På så vis har hon fått koncentrationen av jästceller att öka markant inne i bioreaktorn. Ju fler jästceller, desto bättre blir de på att producera etanol även i ett tuffare klimat.

Ger jästen vad den tål

I de två sista delarna av forskningen har Päivi Ylitervo pressat jästcellerna genom att tillföra giftiga ämnen som kan störa eller skada dem, dels furfural som är en sockernedbrytningsprodukt, dels ättiksyra som naturligt bildas när lignocellulosarika material bryts ner till sockerlösningar.  Furfural i höga koncentrationer ger jästcellerna huvudbry eftersom de börjar bearbeta detta ämne först. Det gör att arbetet med att producera etanol kommer av sig. Först när furfuralen har brutits ner kan jästen fortsätta sitt arbete med att producera etanol. När ättiksyra tillförs i stor mängd sjunker pH-värdet inne i jästcellerna. För att motverka detta nya sura klimat lägger jästcellerna all sin energi på att jämna ut klimatet vilket resulterar i att de slutar att växa till sig, celldelningen upphör.

− Jag har velat se var gränsen går för vad jästcellerna tål, både när det gäller temperaturförändringar och när man tillför ämnen i reaktorn som bromsar jästcellerna arbete, förklarar hon.

Kunskapen om hur jästcellerna fungerar när de utsätts för olika ämnen och tillväxtförhållanden kommer till nytta när man ska utveckla nya metoder för jäsning av biomassa och för att utveckla nya typer av polymera membran för att hålla kvar jästceller i reaktorn.

Varför valde du att bli forskare?
−Jag tycker om att experimentera och att lösa problem. Jag har ända sedan jag var liten tyckt att det är intressant att titta i mikroskop.

Läs avhandlingen

Disputationen äger rum den 4 april på Chalmers tekniska högskola i KE-salen, Kemigården 4, Göteborg kl. 9:30-13:00

Foto: Inkapslad jäst

Text: Solveig Klug