Geleende genen laten algen melkzuur afstaan

Genetisch veranderde blauwalgen flikken een nog nooit vertoond kunstje. Ze zetten water en CO2 via een chemische binnenbocht van de fotosynthese rechtstreeks om in waardevolle producten als melkzuur. Een scala van andere stoffen ligt in het verschiet.

'Op een sombere dag als vandaag baal ik een beetje, want dan doen ze het toch iets minder goed', zegt Klaas Hellingwerf. De microbioloog van de Universiteit van Amsterdam gaat voor in een kleine kas. Daar staat een hele serie metershoge kolommen met een groenzwarte vloeistof opgesteld. Sommige borrelen. De ene is zwarter dan de ander. De groenere kolommen, dat zijn de jongere kweken, verklaart Hellingwerf. Een enkele rij wordt extra belicht met fraai violet kleurende ledlampen.


Donkere dag of niet, toch produceert dit Amsterdamse proeffabriekje al enige tijd fikse hoeveelheden melkzuur. Blauwalgen maken deze cruciale bulkchemicalie (onder meer goed voor plastics en voedselconserveringsmiddelen) rechtstreeks uit CO2, water en het zonlicht dat het vandaag een beetje laat afweten. Het is voor het eerst dat zuiver melkzuur op deze schaal direct uit een 'afvalstof' als CO2 wordt gemaakt. De vinding is via een patent ondergebracht in Photanol, een spin-offbedrijf van de UvA.


Suikers maken uit CO2, dat deden algen al - het is gewoon fotosynthese. Het probleem is dat de alg die suikers voor zichzelf houdt. Zou er niet een manier zijn om de algen ertoe aan te zetten spulletjes te maken waaraan mensen ook nog wat hebben, vroeg Hellingwerf zich af.


Dat was in 2007. Destijds dachten nogal wat onderzoekers met kunstbladeren de fotosynthese na te kunnen bootsen, om zo suiker te maken. 'Ik realiseerde me toen dat eencelligen die we met biotechnologie naar onze hand zetten dit beter zouden kunnen. Daaruit ontwikkelden we het concept van de blauwalg en de genetische modificatie.'


De Amsterdamse onderzoekers hebben het eencellige micro-organisme naar hun hand gezet door een gen uit een melkzuurbacterie bij de alg in te bouwen. 'Met enkele andere genetische ingrepen hebben we de klassieke fotosynthese naar suiker verder afgeblokt. Daardoor wordt zo veel mogelijk CO2 aangewend voor de melkzuurproductie. We verspillen geen energie aan de opbouw van biomassa. En we maken ook geen suiker, maar nemen dankzij de genetische ingreep een biochemische binnenbocht.'


De microbiologen van de UvA flikken dit kunstje zelf, met toestemming van Cogem. Dit wetenschappelijke adviesorgaan dat oordeelt over proeven met genetische modificatie ontvangt binnenkort een nieuwe aanvraag uit Amsterdam voor het kopiëren van een ander gen uit de melkzuurbacterie. 'Daarmee zetten we blauwalg aan tot vervaardiging van butaandiol, geschikt voor bijmengen in de lucratieve markt van vliegtuigbrandstof.'


En zo spugen de miljarden eencelligen in de groenzwarte buizen straks mogelijk ethyleen uit, een chemische bouwsteen voor onder meer plastics. Met geleende genen van de rottend-fruit-bacterie Zymomonas kunnen ze ethanol maken, ook een fijne biobrandstof. Op de rol staat eveneens acetoïne, een bekende smaakstof van onder meer boter.


Hoog op de lijst van de Amsterdamse microbiologen staan voorts de terpenen, een familie van een slordige vijftigduizend verbindingen, waarvan een aantal de basis vormt voor veelbelovende geneesmiddelen als kankerremmers.


Anders dan de biobrandstof ethanol, die nu bijvoorbeeld in Brazilië uit rietsuiker wordt gemaakt, hebben de Amsterdamse blauwalgfabriekjes geen landbouwgrond nodig. En dus geen kunstmest of dieselslurpende tractoren, geen afval, geen concurrentie met de voedselproductie of vernietiging van regenwoud.


De blauwalg is ook nog eens een zuinig beestje. 'Koolzuur volstaat en als extra voedingsstof is een schepje nitraat in dit buizenstelsel voor maanden toereikend', wijst Hellingwerf.


Als het proces in een commercieel stadium belandt, ligt een locatie in de buurt van een rijke CO2-bron voor de hand. Die zijn er genoeg. 'Een bierfabriek, een waterzuiveringsinstallatie, een krachtcentrale of een composteerhal waar afval wordt vergist', mijmert Hellingwerf. 'We kunnen met deze vinding de koolstofcyclus een heel eind sluiten en vooral onafhankelijk worden van fossiele koolstofbronnen als olie.'


FOTOSYNTHESE

6 CO2 + 6 H2O > C6H12O6 (suiker) + 6 O2. Iedere middelbare scholier met enkele jaren biologie kent deze fundamentele reactie in de biologie. Bladgroenkorrels in planten voeren de reactie uit met behulp van zonlicht. Amsterdamse microbiologen hebben nu door genetische modificatie in blauwalg de fotosynthese naar suiker afgeblokt. De algen maken daardoor direct melkzuur.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden