I dag uppgår världens produktion av adipinsyra till tre miljoner ton årligen. Utgångsmaterialet är olja, och växthusgasen lustgas en biprodukt. Tillverkningen är med andra ord allt annat än hållbar. Emma Karlsson, doktorand vid Avdelningen för industriell bioteknik, Chalmers, är lösningen till hållbar produktion av adipinsyra på spåren.  

– Om vi ska lyckas med att införa bioekonomi där vi inte är beroende av petroleum behöver vi jobba med biobaserad produktion. Bränslesektorn är viktig men också kemikaliesektorn. Inom BioBUF, arbetar vi med att hitta andra, mer hållbara sätt att producera kemikalier. Om produktionen av adipinsyra kunde göras hållbar skulle det i alla fall vara ett litet steg mot att rädda världen, säger Emma Karlsson.

Adipinsyra används som utgångsmaterial vid tillverkning av nylon som i sin tur används för en mängd olika ändamål: textilier, mattor, bilinredning, skor med mera. Bara biprodukten lustgas är 300 gånger mer potent än koldioxid som växthusgas.

– Beroende på vilken produktionsmetod man väljer kan man få ner utsläppen av växthusgaser med så mycket som 95 procent, säger Emma Karlsson.

Det hennes forskning syftar till är att hitta ett sätt att producera adipinsyra med skogsavfall, det vill säga grenar, rötter och toppar, som utgångsmaterial. För att omvandla socker utvunnet ur cellulosa till adipinsyra, finns flera olika metabola vägar föreslagna i litteraturen. På pappret fungerar de, men om de gör det i verkligheten är en helt annan sak. För att det ska fungera måste det finnas mikroorganismer som kan göra de enzymatiska omvandlingar som krävs. Dessutom måste de tåla en omgivning där halten adipinsyra blir högre allt eftersom omvandlingen löper på.

Emma Karlsson har valt ut en metabol väg att arbeta vidare med. Nu gäller det att hitta tillräckligt effektiva enzymer för att utföra alla kemiska steg. Ett problem är att de flesta enzymerna inte är kända. Därför tittar Emma Karlsson på vilken typ av kemisk reaktion som krävs och sedan om det finns något enzym som utför samma typ av reaktion på en liknande substans för att se om det kan fungera också på den substans hon vill förändra, eller om det kanske går att modifiera enzymet för att få rätt funktion. I den metabola väg Emma Karlsson valt fanns från början fyra enzymatiska steg, där bara ett var känt. Genom att ändra ordningen i reaktionerna har hon nu, på pappret, hittat enzymer till alla utom en.

Den andra delen av projektet handlar om att hitta lämpliga mikroorganismer att på genteknisk väg föra in dessa enzymer i. I en screeningstudie har hon låtit flera olika mikroorganismer växa i olika halter av adipinsyra för att se vilka som växer även i höga koncentrationer. Resultatet visade att en jästart, Candida viswanathii, växte relativt obehindrat trots ökande halter adipinsyra. Nu gör Emma Karlsson en mer kontrollerad odlingsstudie med just denna mikroorganism där hon också odlar i större volym i ett jäsningskärl.

– När vi väl hittar en effektiv väg att omvandla socker till adipinsyra är det dags att skala upp processen. Om produktion av adipinsyra sedan ska bli verklighet krävs odling i bioreaktorer på hundratusentals liter, men dit är det trots allt en bit kvar.