Les biocarburants obtenus à partir de la biomasse prennent de plus en plus d'importance. Outre le biométhane, cependant, ils ne peuvent pas être produits efficacement, à moindre coût et de manière durable car la complexité technologique et les coûts actuels sont encore trop élevés. En partie à blâmer est la cellulose, un polysaccharide et un constituant végétal qui n'est pas soluble dans l'eau et donc difficile à traiter.

Typiquement, les bioraffineries utilisent un mélange d'enzymes hydrolytiquement actives qui utilisent des molécules d'eau pour décomposer la matière végétale - comme cela se produit dans les processus de dégradation naturels. Récemment, des enzymes oxydantes ont été découvertes qui utilisent l'oxygène et travaillent avec des enzymes hydrolytiques pour décomposer la cellulose plus efficacement. Mais comment fonctionnent exactement ces enzymes oxydatives - également appelées LPMO (lytiques polysaccharides monooxygénases) - n'était pas connu. C'est à ce stade que les scientifiques de Graz se sont mis au travail.

En utilisant la microscopie à force atomique, les chercheurs ont pu observer pour la première fois des enzymes à l'œuvre à la surface de particules de cellulose et fournir des preuves directes de leur activité. Depuis plusieurs années maintenant, l'Institut de biotechnologie et de génie biochimique a travaillé en étroite collaboration avec le Graz Center for Electron Microscopy.

Pour l'étude actuellement publiée dans Communication Nature , l'enzyme hydrolytiquement active Trichoderma reesei CBH I, qui est connu depuis longtemps, a été observée dans un premier temps. L'enzyme s'adsorbe à la surface d'une particule, se déplace le long d'une chaîne polysaccharidique et coupe progressivement de plus en plus de petites pièces. Dans une étape supplémentaire, il a été observé comment le comportement des enzymes change lorsque des LPMO sont ajoutés au mélange. Et ici, les chercheurs ont pu établir à la fois que les LPMO généraient plus de sites de liaison à la surface pour les enzymes hydrolytiquement actives, et que la dynamique enzymatique à la surface a considérablement augmenté.

Cette étude contribuera à une meilleure compréhension de ces processus au niveau de la recherche fondamentale, et dans une étape ultérieure, facilitera la production de biocarburants. D'habitude, en chimie nous nous concentrons sur les produits solubles, qui peut être facilement mesuré, pour approfondir la compréhension d'une réaction. Cependant, pour une réaction se déroulant sur une surface solide, une telle approche n'est pas réalisable. Nous voulions observer et documenter l'étape précédente, C'est, le processus de dégradation de la cellulose, " dit Manuel Eibinger, auteur principal de l'étude à l'Institut de biotechnologie et de génie biochimique.

Bernd Nidetzky, directeur de l'Institut de biotechnologie et de génie biochimique de la TU Graz : « Le dicton me vient à l'esprit 'une image vaut mille mots'. Dans cette étude, nous voulions documenter les processus tels qu'ils se produisent dans le temps. Et c'est ce que nous avons réussi à faire."