Miljöforskning Nummer #1 mars 2012

Innehållsrelaterat

Skogens mångfald

• fler bilder

Man kan måla upp hotfulla scenarion för svensk skogsindustri som kämpar med höga råvarupriser, högre energikostnader och ökad konkurrens inom traditionell pappersmassaindustri med länder som Kina och Brasilien.  Frågan är hur vi kommer att klara av konkurrensen, och om vi inte gör det, vad ska vi då göra med denna fantastiska råvara som vi har så mycket av?

Skogsträden har genom tiderna varit en oerhört rik källa till en mängd olika produkter. Men med tiden har vi glömt bort en del av deras olika användningsområden. Vi måste därför ta ett steg tillbaka och återupptäcka en del av gammal kunskap, samtidigt som vi anstränger oss för att hitta nya användningsområden för skogsråvaran.  I Finland har industrin varit framgångsrik med att ta vara på och kommersialisera kemikalier som tjära, antibakteriell xylitol, även kallat björksocker, och nu senast de kolesterolsänkande växtsterolerna. Ett annat exempel är etanol, som har ett skamfilat rykte i dagens Sverige. Detta till trots är den faktiskt inte bara en utmärkt källa till förnyelsebart bränsle, utan också en förnyelsebar källa till en mängd olika kemikalier som man redan under 40-talets krigstider visste hur man syntetiserar från etanol.

Den viktigaste kemikalien i veden är ändå glukos, den enkla sockermolekyl som bildar de långa sockerkedjorna i cellulosa. Glukos är värdefull för att den genom fermentering kan förvandlas till mycket intressanta kemikalier, som till exempel etanol. Det enda problemet med utvinning av glukos är att veden är föga mottaglig för de termokemiska och biotekniska behandlingar som används idag för att separera glukosmolekylerna i cellulosa från de andra molekylerna i veden.

Klonar aspar

Formas stöder sedan 2010 forskningsprojektet ”BioImprove  – Bättre träd för bioenergi och materialproduktion”, som har för avsikt att förbättra egenskaperna hos våra skogsträd. Syftet är att träden ska växa fortare och bli bättre anpassade för nya användningsområden. Detta gäller bland annat utvinning av sockermolekyler för produktion av gröna kemikalier. Under fem års tid satsas 25 miljoner kronor på att skaffa mer information om de molekylära faktorer som styr vedens biomassabildning och om grunden till vedens mottaglighet för termokemiska och biotekniska behandlingar.

Den här kunskapen används sedan för att producera aspkloner som blir allt bättre lämpade för ett bioraffinaderikoncept, där råvaran utnyttjas för att producera både material och gröna kemikalier. Vi kan i detta arbete utnyttja en befintlig samling av genmodifierade aspkloner på Umeå Plant Science Centre. I dagens läge har vi tillsammans med spin-off företaget SweTree Technologies modifierat cirka tusen gener i aspträd, och till följd av detta har vi ett stort antal trädkloner som under växthusförhållanden antingen växer bättre eller som visar intressanta förändringar i vedkemin. Dessa aspkloner utgör alltså grunden för vårt arbete, men det är klart att samlingen också måste utökas i och med att vi får mer information om de molekylära faktorer som styr vedbildningen.  Denna samling, eller åtminstone delar av den, ska nu testas inom BioImprove-projektet för att ta reda på hur användbara klonerna är för produktion av gröna kemikalier.

Som ett första steg testar vi de aspkloner som är mest intressanta för att utvinna sockermolekyler ur vedråvaran. Under fem års tid förväntar vi oss att kunna identifiera flera olika aspkloner som visar en ökad sackarifieringspotential, och som kan utgöra grunden för ny råvara som kan användas i framtidens bioraffinaderier för att framställa kemikalier som etanol, bärnstenssyra eller butanol.

Utnyttja naturens variation

Ett annat sätt att förbättra egenskaper i våra skogsträd är att utnyttja den stora variation som redan finns i naturen. Var och en av oss har nog upptäckt att vissa träd kanske har en lite speciell grenvinkel eller tappar bladen tidigare på hösten än andra individer.  Också vedens egenskaper varierar mellan de olika trädindividerna i naturen. Skogsförädlingen har hittills baserats på att identifiera så kallade plusträd som växer mer än andra träd i naturen och som har använts när man har producerat frön för plantskolor genom traditionella genetiska korsningar. Detta har tagit lång tid och har huvudsakligen fokuserat på skogstillväxt. Så här långt så har också resultaten varit måttliga.

En alternativ metod är en så kallad associationsstudie där man inom en stor population försöker identifiera de genvarianter som medför önskvärda vedegenskaper för en trädindivid.  Vi utnyttjar den här teknologin i BioImprove-projektet för att identifiera genvarianter som är kopplade till önskvärda kemiska vedegenskaper och ökad sackarifieringspotential inom en svensk population av asp. Våra mål är dels att öka kunskapen om faktorer som styr vedens användbarhet i bioraffinaderier, dels att kunna identifiera aspkloner med vedegenskaper som är bättre anpassade för produktion av gröna kemikalier. Associationsstudien har tack vare den kompletta kartläggningen av poppelns arvsmassa – och snart också av arvsmassorna från asp, björk och gran – blivit en alltmer attraktiv teknik att utnyttja också när det gäller våra skogsträd.

Hur kan då allt detta utnyttjas i det verkliga skogsbruket? Man kan tänka sig att produktion av gröna kemikalier inte behöver konkurrera med de traditionella skogsprodukterna pappersmassa och timmer, och att de gröna kemikalierna utvinns från delar av trädet som inte duger till pappersmassa och timmerproduktion. Ett annat alternativ är att odling av skogsträd i större utsträckning designas efter hur det ska användas. Träd som används för utvinning av gröna kemikalier skulle kunna odlas på jordbruksliknande plantager, medan träden för traditionell pappers- och timmerproduktion fortsätter att odlas på nuvarande sätt.

Sälg, asp, poppel och björk

Sådana plantager skulle innehålla ett stort antal olika kloner av sälg, asp, poppel eller björk, som har valts ut genom växtförädling eller genmodifiering och som skulle skötas mycket intensivt under korta rotationstider. Teoretiskt sett innebär klonplantager med ett fåtal kloner alltid en högre risk för att externa faktorer, som till exempel frost, sjukdom eller skadegörare förstör stora delar av plantagerna. Men i och med att man har mycket korta rotationstider, är det troligt att man ändå kan uppnå en högre avkastning på den här typen av odlingar. Detta styrks också av positiva erfarenheter från energiskogsodlingar i södra Sverige.

Vi har inom forskningsprojektet BioImprove tagit de första stegen med att testa några av de transgena aspkloner som har visat förbättrade egenskaper under växthusförhållanden, och vi har planterat dessa på två olika plantager i södra Sverige. Dessutom är vi tillsammans med Sveriges Lantbruksuniversitet i Alnarp involverade  i klonförsök på poppel. Dessa fältförsök kommer att ge oss de första indikationerna på hur transgenteknologi kan användas inom produktion av gröna kemikalier såväl som på hur användbara de nya klonerna av asp och poppel är för klonskogsbruk.

• Tipsa en vän
• Gilla
• Pusha Delicious Digg

Läs tidigare nummer