Case
Kan vi tappe bæredygtig energi direkte fra planter?
Ved hjælp af bladlus, robotteknologi og kunstig intelligens søger nyt forskningsprojekt støttet af Danmarks Frie Forskningsfond svaret på, om vi kan drive landbrug på en helt anden måde – og samtidig få adgang til en helt ny bæredygtig energikilde.
For hvert menneske på jorden er der 500 træer. En femtedel af dem – godt 740 milliarder – står på den nordlige halvkugle, på steder, hvor man ikke rigtig kan dyrke noget. Men i fremtiden kan netop disse træer komme til at spille en vigtig rolle i forhold til den grønne omstilling.
Inde i træernes årer flyder nemlig måske en af fremtidens bæredygtige energikilder: plantesukker.
»Der er en kæmpe uudnyttet ressource i de her skovområder. Tænk, hvis vi kunne tappe bare lidt af det sukker, der i dem – uden at de tager skade – og lave det til biobrændsel. Det ville give os en ny vedvarende kilde til bæredygtig energi,« siger Kaare Hartvig Jensen.
Han er lektor på Danmarks Tekniske Universitet, og de næste tre år vil han med støtte fra Danmarks Frie Forskningsfond arbejde på at udvikle en teknologi, der kan suge sukkeret direkte ud af planternes celler.
Hvis det lykkes at tappe sukkeret direkte ud af de levende celler, kan det komme til at betyde, at man ikke behøver høste, transportere og forarbejde store mængder afgrøder for at lave bioethanol. Det vil være en grundlæggende anderledes måde at drive landbrug på, end vi gør i dag.
Inspireret af bladlus
Det er ikke et helt nemt projekt, for planterne passer godt på deres sukker. Det er gemt ind i bittesmå celler, som ligger langt inde i plantevævet.
Bladlusen har dog udviklet en effektiv metode til at skaffe sig adgang til de søde sager.
»Bladlus har en snabel, som den kan styre inde i planten og dreje rundt og sniffe sig frem til lige den bestemte typer celler, den er interesseret i at suge noget ud af,« fortæller Kaare Hartvig Jensen.
Med inspiration fra de små insekter har han og hans kolleger udviklet en lille robot, der imiterer bladlusen.
»I dag sidder man under mikroskopet og dissekerer meget forsigtigt og stikker en nål ind – eller får en bladlus til at stikke snablen ind – og suger sukkeret ud. Det er ekstremt forfinet arbejde, og der er kun mellem 10 og 20 mennesker i hele verden, der ved håndkraft kan komme ind i de celler, hvor sukkeret er,« siger Kaare Hartvig Jensen.
Han er ikke selv en af dem. Til gengæld er han i gang med at lære en robot at gøre det.
»Det er egentlig en kombination af et computersystem, som fungerer som et form for kamera, der kan finde interessante strukturer i planten, og en robot, der kan stikke nåle ind nogle bestemte steder og trække indholdet af cellerne ud,« fortæller Kaare Hartvig Jensen.
Hans forskningshold har før vist, at robotten kan suge indholdet ud af celler, der sidder på overfladen af planter. I det nye projekt ville de dykke ned i plantevævet, finde sukkerkanalerne og begynde at trække sukker systematisk direkte ud fra cellerne.
For overhovedet at finde cellerne er de dog nødt til først at sprøjte farvestoffer ind i planterne – ligesom når man putter sporstoffer ind for at lave CT-skanninger eller røntgenbilleder af blødt væv.
»På den måde kan vi se cellerne, og hvor sukkeret løber hen. Det vil vi bruge til at træne billedgenkendelsessystemet, så robotten lærer at finde frem til dem,« forklarer Kaare Hartvig Jensen.
Dobbelt så meget sukker som i cola
Det er ikke kun nåletræer i Nordeuropa, som vi potentielt kan tappe sukker af. Det kan også være den lokale kartoffelmark – eller alle mulige andre afgrøder.
»I en Coca-Cola er der cirka 10 procent sukker. En typisk plante har cirka 20 procent sukker, men nogle kartoffelvarianter indeholder faktisk op til 50 procent sukker. Så det er virkelig søde sager, der strømmer rundt derinde,« siger Kaare Hartvig Jensen.
Nogle af de planter, hvor det er nemmest at komme til saften, er græskarplanter og agurk. Det er den plantegruppe med de allerstørste ’blodkar’ med sukker i, forklarer Kaare Hartvig Jensen. Det er dem, forskerne i først omgang vil øve sig på, når de skal lære robotten at suge sukker ud af plantecellerne.
»Når det – forhåbentlig – lykkes, så vi vil efterfølgende forsøge os på nåletræerne. Her er sukkercellerne dog endnu mindre og dermed endnu sværere at komme ind i, så der har vi givet os selv en helt særlig udfordring,« siger han.
Så mange træer skal der til
Hvis det lykkes for forskerne at hive sukkeret ud på den måde, er der dog stadig spørgsmålet om, om det er en rentabel metode – og ikke mindst, hvor mange skove eller kartoffelmarker, det så vil kræve for at give et stort nok udbytte.
»De hurtigst voksende store planter kan genere cirka 100 kilo sukker om året. Det er klart, at vi ikke kan tage det hele, men udbyttet vil nok være mellem 10-30 kilo per træ,« siger Kaare Hartvig Jensen og fortsætter:
»Vi skal også undersøge, hvad miljøkonsekvenserne vil være af at tappe sukkeret fra planterne. Når vi fjerner energi fra planterne, har de det jo lidt dårligere. Det betyder eksempelvis, at de sandsynligvis vokser langsommere.«
Det er altså ikke nok bare at opfinde den rigtig ’nål’ til at finde og suge sukkeret ud. Håbet for projektet er i høj grad også, at det lykkes at opstille et nøjagtigt scenarie for, hvor stort udbyttet kan blive med teknologien.