Zetmeel uit CO2 bereid, hogere efficiëntie dan planten

Een groep Chinese onderzoekers is er in geslaagd met behulp van een chemisch proces, zetmeel uit CO2 te bereiden. Dit met 3,5 maal minder energie dan planten er voor nodig hebben. De oplossing voor het wereldvoedseltekort?

Zetmeel uit CO2, zonder planten

Planten gebruiken fotosynthese om glucose te maken uit CO2 en water. Glucose is een ring van vijf koolstofatomen en een zuurstofatoom, waaromheen zich zes waterstofatomen bevinden. Glucose is de bouwsteen voor alle koolhydraten. En de uitgangsstof voor alle andere door planten geproduceerde eiwitten, vetten en koolhydraten. Zetmeel is een polymeer van glucose.

Vergeleken met zonnepanelen zijn planten niet zo efficiënt. Onze beste (CSP; zeer dure) zonnepanelen halen rond de 41 procent, de beste zonnepanelen voor bijvoorbeeld op daken bereiken 21 procent. Ter vergelijking: planten halen drie tot maximaal 6 procent. Wat op zich heel behoorlijk is, als je bedenkt dat planten met meer dan de helft van het licht, zoals groen licht, niets kunnen doen.

In drie stappen zetmeel uit CO2

Wat moet je, als je met 1,2 miljard mensen in een land woont, waar voortdurend hongersnood op de loer ligt en enorme hoeveelheden voedsel moeten worden ingevoerd? Dan verzin je een list. Althans dat moet de opdrachtgever van microbioloog Yanhe Ma van het biotechnische instituut van Tianjin gedacht hebben, toen hij Ma en zijn team zich liet wierpen op de geheimen van de fotosynthese.

Zetmeel uit CO2
Maakt kunstmatige zetmeel uit CO2 aardappels overbodig? Bron: auteur

De route die Ma en zijn team volgden is een andere dan die van planten. De eerste stap is het omzetten van kooldioxide (CO2) in methanol (CH3OH). Hiervoor is een hoge druk, een hoge temperatuur en waterstofgas nodig. En een katalysator, in dit geval een gebaseerd op de metalen zink en zirkonium.

Glucose heeft veel weg van zes methanolmoleculen, in een soort ring aan elkaar geplakt. Het team van Ma slaagde er in met behulp van kunstmatige enzymen in, dit in twee stappen voor elkaar te krijgen. De eerste stap is van methanol naar een driewaardige alcohol, in de tweede stap wordt dit glucose.

In de derde stap plakken de glucosemoleculen aan elkaar als zetmeel. Om dit voor elkaar te krijgen, experimenteerde het team eerst met natuurlijke enzymen. Kunstmatige bleken echter sneller te werken, en de bottlenecks op te heffen.

Nog experimentele fase

Het zal nog even duren voor je pak maïzena uit de fabriek komt. Wel levert dit een welkome bron voor organische verbindingen. Op dit moment komen die vooral uit aardolie en andere petrochemische bronnen, of uit de landbouw. En dat het alom gevreesde broeikasgas CO2 in iets nuttigs wordt omgezet, zal ook veel mensen aanspreken.

Bron

Yanhe Ma et al., Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide, Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abh4049

4 reacties op “Zetmeel uit CO2 bereid, hogere efficiëntie dan planten”

      1. In water zit veel meer CO2 dan in de lucht en misschien is het rendabeler om CO2 in methanol om te zetten dan water in waterstof en zuurstof als de productie van stroom groter is dan de vraag.
        Dus een methanol economie i.p.v. waterstof economie.
        Of iig een tijdelijke tussenstap in de transitie.

Laat een reactie achter