Fossiilisten raaka-aineiden vähittäinen loppuminen ja epävarma saatavuus sekä niiden aiheuttamien hiilidioksidipäästöjen vähentäminen ovat kasvattaneet tarvetta korvata erityisesti liikenteen fossiilisia polttoaineita uusiutuvista raaka-aineista valmistetuilla biopolttoaineilla. Tällä hetkellä biopolttoaineiden valmistukseen käytetään raaka-aineita, kuten sokeriruokoa, maissia, vehnää sekä kasviöljyjä, joita käytetään myös elintarvikkeiden valmistukseen. Tästä kilpailutilanteesta pyritään eroon muun muassa lainsäädännöllä, jolla halutaan tukea sellaisten raaka-aineiden käyttöä, jotka eivät kelpaa elintarvikkeiden tuotantoon.
Tällaisten toisen sukupolven biopolttoaineiden raaka-aineita ovat esimerkiksi puut sekä maa- ja metsäteollisuuden sivutuotteet ja jätteet, sekä yhdyskuntajätteet. Niiden hyödyntämiseksi tarvitaan kuitenkin uutta osaamista.
Verrattuna nykyisin käytössä oleviin raaka-aineisiin, nämä sisältävät pääosin vaikeasti ”sulavia” hiilihydraatteja eli selluloosaa ja hemiselluloosaa sekä ligniiniä. Näiden lignoselluloosapohjaisten raaka-aineiden hyödyntäminen edellyttääkin uusien menetelmien ja prosessien kehittämistä.
Anikó Várnai tutki väitöskirjassaan tekijöitä, jotka vaikeuttavat lignoselluloosan hiilihydraattien hajottamista sokereiksi. Tällaisia ovat sekä raaka-aineiden rakenteelliset rajoitteet sekä käytettyjen entsyymivalmisteiden koostumus ja toiminta.
Raaka-aineina Várnai tutki sekä malliaineita että todellisia raaka-aineita, kuten havupuuta ja olkia. Hydrolyysiä rajoittavien rakenteellisten tekijöiden selvittämiseksi reaktioissa käytettiin puhtaita entsyymejä, joiden avulla voitiin seurata tarkkaan eri hiilihydraattien hydrolysoitumista. Ligniini sitoo entsyymejä ja estää niiden uudelleenkäyttöä. Optimoiduissa olosuhteissa oli mahdollista saavuttaa rakenteellisesti tehokkaampien entsyymien avulla merkittäviä parannuksia hydrolyysiprosessiin.
M.Sc. Anikó Várnai väittelee 9.11.2012 kello 12.15 Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisessä tiedekunnassa aiheesta Improving enzymatic conversion of lignocellulose to platform sugars (Lignoselluloosapitoisten raaka-aineiden entsymaattisen hydrolyysin parantaminen). Väitöstilaisuus järjestetään Viikin tiedekampuksella Biokeskus 2:n auditoriossa 1041(Viikinkaari 5). Vastaväittäjänä on professori Jack Saddler (University of British Columbia, Kanada) ja kustoksena on professori Annele Hatakka.
Väitöskirja on julkaistu VTT Science -sarjassa ja se on luettavissa verkossa.