Met een enzymencocktail in een bekerglas kun je uit de glucose én de xylose in plantenresten gasvormige waterstof vrijmaken. Een wereldprimeur, claimen onderzoekers van Virginia Tech in PNAS.

Ze denken dat hun ‘in vitro metabolic engineering’ uiteindelijk een oplossing kan bieden voor de logistieke problemen met waterstof. Hun gasgenerator zou namelijk eenvoudig genoeg moeten zijn om decentraal op te stellen, naast de plek waar de waterstof nodig is. Sjouwen met biomassa om hem bij te vullen is logistiek gezien lang niet zo’n uitdaging, zeker als die biomassa (bijvoorbeeld maisafval) toch al in de nabije omgeving is te vinden.

De eenvoud zit daarbij uiteraard in de afwezigheid van levende cellen rond de (liefst synthetische) enzymen. Bacteriën of gisten zo ver krijgen dat ze zowel de C6-suiker glucose als de C5-suiker xylose efficiënt verteren, geldt nog altijd als een uitdaging. Bovendien raak je geen waterstof meer kwijt aan de eigen behoeftes van die cellen, en bubbelt het gas vanzelf de reactor uit. Wel is nog steeds een voorbehandeling nodig om de polysachariden (respectievelijk cellulose en xylan) uit de biomassa vrij te maken.

Twee jaar geleden presenteerden Percival Zhang en collega’s al een eerste prototype. Dat verteerde alleen xylose, terwijl er polyfosfaat bij moest als voeding voor één van de enzymen. Dat laatste moet in principe nog steeds maar de huidige variant zet cellulose om in glucose en xylan in xylose, waarna hij beide suikers geheel afbreekt tot H₂ en CO₂. Als we het goed hebben geteld, komen er 15 enzymen aan te pas.

Zhang heeft er bovendien een kinetisch model van weten te maken, zodat hij op de computer kan voorspellen wat de juiste mengverhouding van de enzymen is. Op die manier heeft hij tot nu toe een opbrengst van 54 millimol waterstof per liter reactorvolume en per uur weten te halen. Dat is nog iets te weinig om een waterstofauto comfortabel mee af te tanken maar 67 keer zo veel als toen hij begon.

Bovendien is er nog genoeg ruimte voor verbetering. Zo wil Zhang af van een paar enzymen die weinig stabiel zijn, en waarvan er een (toevallig tevens het enzym dat polyfosfaat nodig heeft) de beoogde werktemperatuur van 50 graden Celsius niet eens verdraagt.

Voor die 50 graden zou je eventueel goedkope restwarmte kunnen gebruiken. Maar aan de vraag of de enzymen ooit goedkoop genoeg worden om het proces commercieel aantrekkelijk te maken, komt de publicatie nog niet toe.

bron: PNAS