Supertopoly
1. 12. 2010
Problémy mnoha přelidněných a znečištěných měst by mohla vyřešit výroba paliv z biomasy získané ze stromů. Jedním z kandidátů je topol – má totiž neobyčejnou schopnost pohlcovat sluneční energii, rychle roste a není náročný, takže se může pěstovat na nezemědělské půdě. Vědci spojení v evropském projektu Energypoplar ale nyní chtějí vytvořit supertopol, který by rostl ještě rychleji, vytvářel ještě více biomasy, byl odolný vůči nemocem, a přitom měl jen minimální dopad na životní prostředí.
Londýn. Stejně jako jiná evropská velkoměsta se i on potýká se silným provozem a emisemi. Jednou z možností, jak emise snížit, by mělo být vyšší využití biopaliv. A jako jejich zdroj mají sloužit topoly. Jedno se středisek pro výzkum zpracování dřevní biomasy se nachází na Královské univerzitě. Nejdříve se musí všechny vzorky dřeva rozštípat na stejnou velikost třísek.
Richard J. Murphy, rostlinný biolog, Imperial College London: K výrobě biopaliv potřebujeme především biomasu, která bude mít vysoký výnos a správnou kvalitu. V následujícím kroku se do biomasy dodají vhodné enzymy, aby se uvolnily cukry, které jsou obsažené ve dřevě. Dalším krokem je fermentace, neboli kvašení těchto cukrů na etanol. A posledním krokem je koncentrace tohoto alkoholu, aby se mohl použít jako palivo.
Vše ale začíná v několika sklenících v Nancy na severovýchodě Francie. Tady se pěstují nejrůznější druhy topolů. Tyto stromy jsou velmi rozšířené, navíc rychle rostou a jsou natolik nenáročné, že se mohou pěstovat i na nezemědělské půdě. Topoly se proto staly nevhodnějšími kandidáty na výrobu biopaliv už před lety.
Francis Martin, koordinátor projektu EU Energypoplar: Topol má neobyčejnou schopnost zachycovat paprsky. To můžete dobře vidět na těchto lístcích, které pohlcují sluneční energii a přeměňují ji na dřevní biomasu.
Vědcům však nestačí jakýkoli běžný topol, hledají supertopol. Tedy strom, který poroste neobyčejně rychle, vytvoří mnoho dřevní masy a zároveň bude účinně využívat minerály. K dalšímu požadavku patří zanedbatelný vliv na životní prostředí.
Jednou z překážek v získávání cukru je lignin, který zabezpečuje dřevnatění buněčných stěn. Vědci chtějí změnit stavbu těchto buněčných stěn a usnadnit tak uvolnění cukrů. Pro urychlení růstu topolu zase ke kořínkům některých rostlinek přidávají různé hlízkové bakterie, které se běžně vyskytují v půdním ekosystému.
Annegret Kohler, molekulární bioložka, INRA-Nancy: Po jednom a půl až po dvou měsících zkontrolujeme, jestli bakterie reagovaly s kořínky a jestli vznikla symbióza. Často můžeme vidět prostým okem, že kořínky jsou naběhlé. To bývá známkou vzájemného působení. Tuto skutečnost můžeme potvrdit pod mikroskopem.
Molekulární analýzy potvrdily, že určité houby pomáhají stromům růst rychleji a robustněji. Rostlina získává více živin, což podporuje růst. Pro vědce je to velký objev, protože symbióza s houbami je v přirozeném ekosystému běžná, ať již v lesích nebo na plantážích.
V Londýně mezitím pokračuje zpracovávání dřeva. Třísky se vsypaly do drtičky a pak prošly sítem, aby se oddělily částice pouze určité velikosti. Tato směs se naváží do sáčků a je tak připravená k extrakci cukru.
Richard J. Murphy, rostlinný biolog, Imperial College London: Chceme najít optimální strukturu buněčné stěny. Struktura buňky způsobuje, že získáme houževnatou rostlinu, která dobře poroste a rovněž vytvoří hodně biomasy. Chceme ale také, aby ji bylo možné snadno zpracovat a lehce oddělit cukry obsažené v celulóze.
Vyšlechtění topolů bohatých na cukry je jedním z cílů této obrovské plantáže u Orléans ve střední Francii. Roste tu zhruba 2 700 různých topolů, které pocházejí z postupného řízeného křížení. Výzkumníci chtějí získat ty nejodolnější a nejproduktivnější stromy. K tomu výzkumníkům napomáhá několik nápaditých triků.
Gilles Pilate, molekulární fyziolog, INRA-Orléans: Takto nakloněné stromky používáme ke studiu takzvaného reaktivního dřeva, dřeva pod tahem. To roste odlišně, což stromům umožňuje odolávat větrům a brání jejich vyvrácení. Kmen se může opět narovnat a větvičky se rozmístí do správné polohy.
Molekulární analýza potvrzuje, že reaktivní dřevo obsahuje více celulózy.
Gilles Pilate, molekulární fyziolog, INRA-Orléans: Po obarvení dřeva na modro odhalíme celulózu. Takže přímo nahoře vidíme část dřeva, které je bohaté na celulózu, a tedy na cukry.
Topoly představují zásobníky uhlíku. Po přeměně této biomasy na biopalivo můžeme ušetřit až 90 % skleníkových plynů ve srovnání s benzinem.
Autor: Šárka Speváková