Euroopan komissio on myöntänyt yli neljän miljoonan euron rahoituksen Turun yliopiston bioteknologian laitoksen koordinoimalle S2B – Solar to Butanol -konsortiolle. Turun yliopiston osuus rahoituksesta on noin 1,2 miljoonaa euroa. Rahoitus kuuluu Horisontti Eurooppa ohjelman II pilarin 5. klusteriin, joka kattaa ilmastotoimet, energian ja liikkuvuuden.

Osana EU:n laajempia ilmastonmuutoksen torjumistoimia ja Pariisin sopimuksen mukaisten sitoumusten täyttämiseksi Euroopan unioni on asettanut tavoitteeksi nollata kasvihuonekaasupäästöt vuoteen 2050 mennessä. Painopisteenä on raskaasti saastuttavien fossiilisten luonnonvarojen korvaaminen uusiutuvilla vaihtoehdoilla.

Biomassa syntyy fotosynteesin luonnollisena sivutuotteena ja sitä on mahdollista jalostaa biopolttoaineiksi. Biomassan rajallinen saatavuus on kuitenkin haaste laajamittaiselle tuotannolle. Tämän vuoksi on tarpeellista kehittää uusia, luonnollisten prosessien inspiroimia ja tehokkaampia teknologioita.

Solar to Butanol -hankkeessa tavoitteena on kehittää innovatiivista ja skaalattavaa teknologiaa polttoaineiden tuottamiseksi fotosynteesin avulla. Tuotantotekniikka perustuu aurinkoenergian ja ilmakehän hiilidioksidin suoraan muuntamiseen butanoliksi fotosynteettisten mikrobien avulla.

– Keskeisin innovaatiomme on luoda auringon valon avulla tuotettua butanolia alustalla, jossa biokatalyytteinä käytetään edistyksellisiä fotosynteettisiä solutehtaita. Hankkeessa kehitetty kestävä teknologia parantaa energian muuntamisen tehokkuutta, vähentää tuotantokustannuksia ja varmistaa kohtuuhintaisuuden, kertoo tiedotteessa professori Yagut Allahverdiyeva-Rinne, joka toimii koko eurooppalaisen konsortion koordinaattorina.

Loppuvaiheessa prosessi on tarkoitus integroida jäteveden käyttöön ja suoran hiilidioksidin talteenottomenetelmän kanssa. Tämä kehitettävä kiertotalouskonsepti kattaa koko arvoketjun valon keräämisestä ja hiilidioksidin talteenotosta butanolin erottamiseen.

– Uuden tuotantoteknologian kehittämisessä keskitymme ensisijaisesti fotosynteesin tehokkuuden parantamiseen. Syvällinen tietämyksemme fotosynteesin perustutkimuksesta antaa meille mahdollisuuden tunnistaa pullonkaulat ja toteuttaa strategioita niiden poistamiseksi, Allahverdiyeva-Rinne sanoo.

S2B pyrkii luomaan fotosynteettisiä solutehtaita varten kiinteän rakenteen, joka toimii aurinkoenergialla toimivana biokatalysaattorina.

– Suunnittelemalla syanobakteerien ja biopohjaisten matriisimateriaalien ohutkerroskokoonpanoja voimme ohjata solun resursseja, kuten energia- ja hiilivirtoja, butanolin tuotantoon, sanoo vanhempi tutkija Sergey Kosourov.

Professori Allahverdiyevan ryhmä Turun yliopistosta ja professori Roberta Crocen ryhmä Amsterdamin yliopistosta ovat tunnettuja fotosynteesiin liittyvästä työstään ja tekevät yhteistyötä professori Paul Hudsonin aineenvaihdunnanmuokkauksen ryhmän kanssa SciLifeLabissa Tukholmassa.

Yhdessä he pyrkivät kehittämään ylivoimaisia soluja, joissa on parannettu solun kykyä ottaa talteen valoa ja sitoa hiilidioksidia. Näin pyritään luomaan pohja kehittyneelle kannalle, joka on optimoitu aurinkoenergian avulla tapahtuvaan butanolin tuotantoon.

Muita tutkimusryhmiä hankkeessa ovat prosessin tehostamisryhmä (tohtori Guillaume Cogne, Nantesin yliopisto), materiaalitieteiden ryhmä (professori Chunlin Xu, Åbo Akademi), hiilidioksidin suoran talteenoton ja jatkojalostuksen ryhmä (professori Wim Brilman, Twenten yliopisto) sekä kestävyysanalyysiryhmä (professori Risto Soukka, LUT).

– Hankkeen lopullisena tavoitteena on kehittää ja rakentaa Ruissalon kasvihuoneessa Turussa ja Nantesissa Ranskassa TRL4-tason prototyyppejä, joilla aurinkoenergian muuntotehokkuus kemialliseksi energiaksi ylittää huomattavasti tekniikan nykytason. Tämä edistysaskel helpottaa tuotantoprosessin sujuvaa laajentamista, sanoo Allahverdiyeva-Rinne.

– Horisontti Eurooppa -ohjelman Pilari II -hankkeet tarjoavat merkittäviä rahoitusmahdollisuuksia globaaleihin haasteisiin ratkaisuja löytäville hankkeille, ja ne edistävät kansainvälistä tutkimusyhteistyötä. Nyt rahoitusta saanut hanke on erinomainen esimerkki siitä huippuosaamisesta, jota tämän rahoitusohjelman määrittelemiin haasteisiin tarvitaan, ja jota Turun yliopistosta löytyy valtavasti, toteaa tutkimusrahoituksen erityisasiantuntija Suvi Hentilä.

Nelivuotista konsortiota koordinoi Turun yliopisto. Muut suomalaiset osallistujat ovat Åbo Akademin yliopisto ja Lappeenrannan-Lahden Teknillinen yliopisto, ja eurooppalaiset kumppanit ovat Kungliga Tekniska Högskolan Ruotsista, Nantes Universite ja ERDYN Consultants Sarl Ranskasta sekä Stichting VU ja Universiteit Twente Alankomaista.

Aamuset-kaupunkiemdia (AKM)