ENZYMJAKT: Norske forskere leter etter nye enzymer på havbunnen. Håpet er at disse kan brukes til å gjøre industriprosesser mer effektive og mer miljøvennlige. Foto: CGB, David Shale (Bilde: UMB)
ENZYMJAKT: Langs den arktiske midthavsryggen, fra Island og mot Jan Mayen, hersker det vulkansk aktivitet og ekstreme forhold. Her jakter forskere etter mikrober som inneholder enzymer de håper kan bli brukt i industrien. Foto: CGB, David Shale (Bilde: CGB, David Shale)
MAGMA: Temperaturforskjellene på havbunnen varierer fra -0,7 og opp mot 400 grader Celsius. Når det varme vannet fra magmaen kommer opp til havbunnen dannes det «piper» eller «skorsteiner». På disse pipene dannes matter av bakterier i tjukke lag, som lever på kjemien som kommer opp. Foto: CGB, David Shale (Bilde: CGB, Elinor Bartle)
Senter for geobiologi ved Universitetet i Bergen har hatt ansvaret for enzymjakten på havbunnen. Foto: CGB, David Shale (Bilde: CGB, David Shale)

ENZYMER I INDUSTRIEN

Jakter superenzymer på havbunnen

Disse mikroorganismene tåler ekstrem-temperaturer, og kan brukes i industrien.

Enzymer har vært brukt i industriprosesser i lengre tid, med blant annet farmasøytselskapet Pfizer, bioteknologiselskapet Sigma og industrigiganten Unilever som storforbrukere.

Nå jakter norske forskere på havbunnen etter nye enzymer som kan gjøre industriprosesser mer effektive og mer miljøvennlige.

Gjennom det femårige forskningsprosjektet Norzymed jobber nå forskere fra UiB, UMB, UIT, Sintef og forskningsselskapet Uni Research med å identifisere og produsere enzymer til industrielle formål.

Prosjektet er nå i startfasen.

Les også: Sparepærer holder ikke hva leverandørene lover

Ekstreme forhold

I havdypet, nord for Jan Mayen, har forskere fra Senter for geobiologi ved UiB sendt en miniubåt styrt av ROV-piloter ned på 2500 meters dyp og samlet inn prøver av sedimentene.

Her nede på havbunnen, langs den arktiske midthavsryggen, hersker det ekstremforhold.

Vulkansk aktivitet med ekstreme temperaturforskjeller, store felt med undersjøiske skorsteiner, hvor det strømmer opp vann og gass med temperaturer opp mot 400 grader. Et yrende samfunn med mikroorganismer på flere tusen meters dyp.

Vulkansk aktivitet med ekstreme temperaturforskjeller, store felt med undersjøiske skorsteiner, hvor det strømmer opp vann og gass med temperaturer opp mot 400 grader. Et yrende samfunn med mikroorganismer på flere tusen meters dyp.VULKANSK AKTIVITET: Mikroorganismene her nede må tåle ekstreme miljøpåvirkninger, som vekselsvis sterk varme og kulde, høyt trykk og ekstreme ph-verdier. Enzymer herfra kan gjøre god nytte for seg i industriprosesser, mener forskere. CGB, Elinor Bartle CGB, Elinor Bartle

Les også: Her ligger fremtidens antibiotika

Oaser av liv

- Vi har oppdaget oaser av liv som livnærer seg på reduserte kjemiske forbindelser som følge av vulkansk aktivitet og vann-bergart-reaksjoner, sier forsker Ida Helene Steen ved senter for geobiologi ved UiB, som leder jakten på havbunnen.

- Vi mener at disse mikroorganismene, som lever under sterkt reduserende livsbetingelser på havbunnen, inneholder enzymer som kan brukes i kjemisk prosessindustri, sier forskningsleder Hans Kleivdal i Uni Research.

400 grader

Vulkansk aktivitet under havbunnen gjør at det dannes "skorsteiner" der magmaen kommer opp. Langs disse skorsteinene dannes det tjukke lag med bakterier, som lever på kjemien som kommer opp av pipene.

Organismene må holde ut temperaturer som kan variere fra - 0,7 grader celsius ett sted, til opp mot 400 grader celsius bare 10-20 centimeter unna.

- Tradisjonelt krever prosessindustri ekstreme betingelser i form av høy varme, ekstreme ph-verdier eller sterke kjemikalier som katalyserer de kjemiske prosessene. Men de samme reaksjonene kan også utføres biologisk ved hjelp av enzymer. Biokatalyse brukes i økende grad av internasjonale industriaktører, og det er stadig behov for flere og bedre enzymer, sier Kleivdal.

Les også: Dette kan bli verdens nye energikilde

Skreddersyr enzymer

Fra bakterieprøvene på havbunnen kan man isolere DNA og hente ut sekvenser. Uni Research leter i det sekvenserte DNA-materialet til de finner noe som likner det enzymet industrien bruker i dag.

- Hvis vi ikke er fornøyd kan vi skreddersy enzymet ved å forandre på DNA-sekvensen. Resultatet kan bli en grønn produksjonslinje med helt nye produkter med høyere verdi og som åpner for nye markeder, mener Kleivdal.

Bergen, Norge, 09.03.2012: Hans Kleivdal - Uni Miljø.  FOTO: EIVIND SENNESET
- Hvis vi ikke er fornøyd kan vi skreddersy enzymet ved å forandre på DNA-sekvensen. Resultatet kan bli en grønn produksjonslinje med helt nye produkter med høyere verdi og som åpner for nye markeder, mener Kleivdal.EKSTREMT: - Mikroorganismene, som lever under ekstreme livsbetingelser på havbunnen, inneholder enzymer som kan brukes i kjemisk prosessindustri, sier forskningsleder Hans Kleivdal i Uni Research. FOTO: EIVIND SENNESET Eivind Senneset

Økt bruk

Økende bruk av enzymer til industriformål  er bakgrunnen for forskningsprosjektet Norzymed, som ledes av professor Vincent Eijsink ved UMB. Seks forskningsmiljøe har ulike oppgaver. Uni Research skal for sin del kartlegge behovet for nye enzymer i prosessindustrien.

- Utfordringen er å kartlegge behovet, og finne kriterier enzymene må forbedres på. Kanskje må de jobbe raskere, tåle surere eller mer basiske forhold, sier Kleivdal.

Enzymer har vært brukt i industrien i lang tid. Det mest kjente eksempelet er kanskje bruk av oljenedbytende enzymer i vaskemiddel.

Les også: Utviklet alternativ til diesel - fikk kjemperegning

Kaldere klesvask

- Finner vi oljenedbrytende enzymer som virker på lavere temperaturer, kan dette brukes industrielt i et vaskemiddel. Enzymer som er mer aktive ved lavere temperaturer kan for eksempel gjøre det mulig å få like ren klesvask ved 20 grader i stedet for 40 eller 60, illustrerer Kleivdal.

Norzymed involverer også to norske industriaktører: Treforedlingsgiganten Borregaard og bioteknologiselskapet Biomega, som bruker marine råvarer til å framstille spesialprodukter og ingredienser i fôr og mat.

Tre og fiskeslo

Borregaard og UMB har i lang tid forsket på bruk av enzymer til å bryte ned cellulose i tremasse, blant annet til bruk i etanolproduksjon.

Biomega på Skogsvåg vil bruke enzymer til å bryte ned marint restråstoff. Hode, rygg og innmat fra oppdrettslaks skal brukes til å lage blant annet fôr ved såkalt enzymatisk hydrolyse.

Har troen

Forskningsprosjektet skal vare fram til 2017, og har et totalbudsjett på 55 miillioner kroner. 40 av disse millionene kommer fra Forskningsrådets nye satsning Biotek2021.

- Jeg har tro på at vi klarer å finne effektive enzymer for både landbasert og marin sektor i løpet av prosjektperioden. Klarer vi å skape langsomme, grønne prosesser for å utnytte Norges biomasse bedre, vil det bety mye for industrien, sier prosjektleder og professor ved UMB, Vincent Eijsink.

- Jeg har tro på at vi klarer å finne effektive enzymer for både landbasert og marin sektor i løpet av prosjektperioden. Klarer vi å skape langsomme, grønne prosesser for å utnytte Norges biomasse bedre, vil det bety mye for industrien, sier prosjektleder og professor ved UMB, Vincent Eijsink.HAR TROEN: Prosjektleder for Norzymed og professor Vincent Eijsink ved UMB har tro på at de vil finne enzymer som industrien vil ha. Jannicke Nilsen

Les også: Her dyrkes vårt nye drivstoff