7 mrt: Genomics is een grootschalig onderzoek naar erfelijkheid en de genen. De resultaten van dit onderzoek kunnen worden gebruikt voor het zoeken naar een oplossing voor tal van maatschappelijke problemen. Een voorbeeld van zo’n probleem is het opraken van onze fossiele brandstoffen, de grondstof van onze benzine. Een oplossing is mogelijk de productie van biobrandstof. De TU Delft stopt veel energie in onderzoek naar het ontwikkelen van bio-brandstoffen.
De fossiele brandstoffen raken op. Wat in een paar honderd miljoen jaren in de bodem aan brandstof is ontstaan (olie, gas en steenkool) wordt in amper honderd jaar door de mensheid opgebruikt. Dit leidt tot overmatige CO2 productie en dat zorgt weer voor de opwarming van de aarde (broeikaseffect).
Nieuwe methoden om brandstof te maken moeten worden ontwikkeld. Rijden we over tien tot twintig jaar op organisch afval uit onze groenbak (GFT afval) of op het organisch vuil uit afvalwater of van de landbouw?
Leerlingen uit 4VWO hebben zich verdiept in de mogelijkheden om uit organisch afval ethanol (alcohol) te maken. Zij deden dit onder leiding van studenten van de TU-Delft.
De bron voor organisch afval was WC-papier. Dit organisch afval werd klein gemaakt en vermengd met een enzymoplossing (cellulase-oplossing) en 30 minuten bij 60 șC in een waterbad geplaatst. De enzymen (drie typen) breken de cellulose af tot glucose.
Vervolgens werd een oplossing gemaakt van bakkersgist in een medium en deze oplossing moest 20 minuten bij ca. 30 șC worden verwarmd.
Van de papier/enzymsuspensie werd de glucoseconcentratie bepaald.
Na 30 minuten werden de oplossingen bij elkaar gegoten.
Leerlingen werkten in tweetallen en elke groep had andere concentraties aan enzym of gewicht van WC-papier.
Enzymen breken de cellulose af tot glucose. Deze glucose is het voedsel voor de gistcellen. Gisten zetten an-aeroob (zonder O2) glucose om in CO2 en ethanol (fermentatie of alcoholgisting).
Elke kolf van elke onderzoeksgroep werd gekoppeld aan een slang waar men kleurstof in kon spuiten. De kleurstof bewoog in de slang door de druk van het CO2 gas. De snelheid waar dit mee gebeurde was een maat voor de hoeveelheid alcohol die door de gist werd geproduceerd uit het WC-papier.
De resultaten van de onderzoeksgroepen zijn genoteerd en zullen door de leerlingen worden uitgewerkt. Na de vakantie zullen ze worden besproken. We hopen dan dat het bewijs, dat WC-papier en ander cellulose bevattend afval als bron kan dienen voor de productie van alcohol-brandstof, wordt geleverd.
Hopelijk zal blijken dat de hoeveelheid organisch materiaal en de concentratie van gist van cruciaal belang blijkt voor het rendement van de alcoholproductie.
In Nederland hebben we echter gisten nodig die ons organisch afval, dat uit nog andere suikers bestaat dan glucose, te kunnen afbreken. Nu komt zowel genomics als de klassieke biologie om de hoek kijken.
Olifanten vreten letterlijk alles, ook de moeilijk afbreekbare suikers. In olifantenpoep zitten de schimmels die zijn gespecialiseerd in het omzetten van deze suikers. De genen (eigenschappen op het DNA) van deze schimmels kunnen worden ingebouwd in de gistcellen (Biotechnologie). En dan hebben we gistcellen die ons organisch afval kunnen omzetten in alcohol, dat als brandstof kan dienen voor onze auto. In de vijfde en zesde klas zullen voorbeelden van dit type transformatie processen tijdens practica door leerlingen worden uitgevoerd.
Dit is geen sciencefiction.
In Brazilië rijden de meeste auto’s al op een mengsel van 85% alcohol en 15% benzine. In Nederland is men wat voorzichtiger en wordt de benzine als proef met maximaal 2% alcohol vermengd.
Leerlingen hebben samen met de enthousiaste studenten Rick en Markus van de TU-Delft kunnen ervaren dat echte wetenschap soms een oplossing kan bieden voor problemen die samenhangen met onze welvaart.
Met dank aan Ingrid Gruijs (Toa biologie) en de TU-Delft.
