Fermentoinnin aineensiirtohaasteiden uudet ratkaisut

Teollisuuden sivutuotteina syntyvät kaasut päätyvät usein polton kautta lämmöksi ja sähköksi ja siten savukaasuiksi, vaikka kyseisiä kaasuja voisi käyttää raaka-aineina arvokkaampiin tuotteisiin. Terästehtaat, öljynjalostamot, sellutehtaat ja voimalaitokset tuottavat vuosittain miljoonia tonneja vaillinaisesti hyödynnettyjä raaka-aineita Suomessa. Hiilimonoksidi sisältää sekä hiilen- että energianlähteen, jota mikrobit voivat hyödyntää ja tuottaa siitä esimerkiksi liikennepolttoainetta, polymeerejä, entsyymejä tai rehua. Samoin mikrobien raaka-aineiksi käyvät myös muut kaasut, kuten metaani ja vety. Vedyn antamalla energialla mikrobit voivat käyttää myös savukaasujen hiilidioksidia hiilipohjaisten tuotteiden raaka-aineina. Vedyn käytön kannattavuudessa keskeistä on luonnollisesti prosessin energiatehokkuus, kuten myös tuotteen hinta. Kaasuja pääraaka-aineena käyttäviä mikrobikasvatuksia kutsutaan kaasufermentoinneiksi, mutta myös tavanomaisemmat sokereita hyödyntävät ilmastetut kasvatukset, kuten rihmasienillä tapahtuva entsyymien tuotanto, vaativat hapen siirtämisen kaasufaasista soluille nestefaasiin. Hapen, hiilimonoksidin, vedyn ja metaanin liukoisuus veteen on yli tuhat kertaa huonompi kuin esimerkiksi glukoosin. Kaasujen aineensiirto onkin bioprosessiteollisuuden suurimpia taloudellisia haasteita, sillä reaktoreiden ilmastukseen ja sekoitukseen käytetään huomattavia määriä energiaa. Fermatra-projekti pureutuu näihin aineensiirtoon liittyviin ongelmiin mittauksen ja mallinnuksen keinoin. Lisäksi projektissa kehitetään mikrobiprosesseja kaasujen hyödyntämiseksi arvokkaiden tuotteiden valmistamisessa.