Udsigt til mere bæredygtig griseproduktion

tirsdag 06 jan 15
|
af Morten Andersen

DTU Biostustain – Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability

DTU Biosustain er et internationalt, tværdisciplinært forskningscenter på DTU. Centeret sigter mod at udvikle ny viden, der understøtter, at man kan transformere den eksisterende oliebaserede kemikalieindustri til en mere bæredygtig, biobaseret industri. Centerets forskning fokuserer på at tilvejebringe den knowhow, der skal til for at designe og konstruere de højtspecialiserede cellekulturer – såkaldte cellefabrikker – der skal til, for at biobaseret industriel kemikalieproduktion kan konkurrere på kommercielle vilkår. Centeret blev etableret i 2010 på baggrund af en bevilling fra Novo Nordisk Fonden for at styrke Danmarks position inden for avanceret bioteknologi
Virksomheden Vitalys fremstiller stoffet lysin, som tilsættes grisefoder. Tilsætningen gavner miljøet, fordi lysin mindsker behovet for at give dyrene sojaprotein. Og takket være et forskningsprojekt kan lysin nu fremstilles mere effektivt.

Svineproducenter høster både miljøfordele og økonomiske fordele, når de tilsætter aminosyren lysin til dyrenes foder. Derfor er det en god nyhed for erhvervet og for miljøet, at et forskningsprojekt gør det muligt at fremstille lysin mere effektivt. Det vil motivere flere producenter til at udnytte produktet.

Lysin er en essentiel aminosyre, som grise skal bruge masser af under deres vækst. Traditionelt har man kunnet sikre, at grisene fik lysin ved at tilsætte sojaprotein til grisenes foder. Men der er grænser for, hvor meget soja grisen kan spise uden at få ondt i maven. Samtidig indeholder soja ikke kun lysin, men også en række andre stoffer, som grisen ikke har brug for at få mere af. Det fører til et spild og øgede udledninger af kvælstof fra svineproduktionen.

Kvælstofforurening er ikke kun dårligt for miljøet, men også for landmandens økonomi. For erhvervet er reguleret sådan, at der er loft over, hvor meget den enkelte bedrift må udlede. Overskrider landmanden grænsen, må han skære ned på antallet af dyr.

”Derfor er der sund fornuft i at tilsætte lysin til foderet, så man mindsker behovet for sojaprotein,” forklarer Kjeld Kjeldsen, underdirektør for Vitalys I/S.

Esbjergvirksomheden, som er Danmarks eneste producent af lysin, samarbejder med DTU Biosustain (Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability) i Hørsholm. Virksomheden producerer stoffet i fermenteringstanke, hvor bakterien Corynebacterium glutamicum omdanner sukker til lysin. Nu hjælper DTU-forskerne bakterien med at blive endnu dygtigere til sit arbejde.

Bakterien er en fabrik

Udgangspunktet er, at selvom Corynebacterium glutamicum er velegnet til at lave sukker om til lysin, er bakterien trods alt ikke optimeret til det formål fra naturens side.

"Vi er oppe mod konkurrenter, der er meget større end os. Vi er udsat for benhård konkurrence og skal være skarpe på prisen for at overleve og udvikle forretningen.""
Kjeld Kjeldsen, underdirektør, Vitalys

De fleste mikroorganismer har nogle trin i deres stofomsætning, som har været nødvendige tidligere, men er spild af energi i dag. Desuden ved bakterien jo ikke, at den er en lysinfabrik, så den laver også små mængder af andre stoffer.

”Ved hjælp af aktivering eller deaktivering af enzymer kan vi påvirke bakterien, så den undlader nogle af de trin i sin cyklus, som er spild af energi fra vores synsvinkel. Tilsvarende kan vi mindske mængderne af de andre stoffer, der produceres, så mest muligt af sukkeret ender med at blive til lysin,” siger professor Jochen Förster, DTU Biosustain.

Målet for projektet er at øge bakteriens ydeevne med 15 procent. Med andre ord at få 15 procent mere lysin ud af hvert kilo sukker, som man hælder i fermenteringstanken. Det vil på en gang gøre produktet Vitalys mere konkurrencedygtigt og mere miljørigtigt, fordi man gør produktionen mere effektiv uden at øge forbruget af energi og råvarer.

”Den største miljøgevinst vil komme fra, at en lavere pris vil gøre det yderligere attraktivt at bruge lysin. Jo flere landmænd, der går ind i at bruge lysin, jo lavere vil landbrugets udledning blive,” siger Kjeld Kjeldsen, VitaLys.

Har en procent af verdensmarkedet

Virksomheden Vitalys blev stiftet i 2004 og har i dag 48 ansatte. Stiftelsen bunder i en strategisk beslutning hos virksomhedens moderselskab DLG, der blandt andet leverer foder til landbruget.

På grund af den store danske svineproduktion har DLG’s kunder et stort behov for lysin. Samtidig har der historisk været markante udsving i prisen for lysin på verdensmarkedet. Derfor ønskede DLG at få bedre kontrol med forsyningssikkerheden ved at oprette en dansk produktion.

Vitalys fremstiller ca. 20.000 ton lysin årligt. Det svarer til en procent af verdensmarkedet.

”Vi sælger mest i Europa og især i Nordeuropa, hvor miljøkravene er store. Men langsomt begynder man også at forstå ude i verden, at der er fornuft i at tilsætte lysin til foderet og dermed holde udledningerne nede,” siger Kjeld Kjeldsen.

Selvom udviklingen går mod øget brug af lysin, er det dog ingen selvfølge, at Vitalys kommer til at levere den.

”Vi er oppe mod konkurrenter, der er meget større end os. Vi er udsat for benhård konkurrence. Vi er nødt til at være skarpe på prisen for at overleve og udvikle forretningen yderligere,” siger Kjeld Kjeldsen.

Gravede et spadestik dybere

Vitalys befinder sig allerede på et højt teknologisk stadium. Produktionen kører døgnet rundt, og fabrikken er automatiseret så meget, at to medarbejdere er nok til at holde den kørende om natten og i weekenderne. Samtidig er virksomheden underlagt en rutine, hvor man til stadighed forfiner sin bakteriestamme, så den ikke mister i værdi. Princippet kaldes ’classical strain improvement protocol’.

”Selvom vi er langt fremme, kunne vi se, at vi var nødt til at gøre endnu mere for at modstå det tryk, der kommer fra producenter ude i verden. Vi var simpelthen nødt til at grave et spadestik dybere, end vi selv var i stand til,” siger Kjeld Kjeldsen.

Løsningen blev en henvendelse til DTU Biosustain. Med finansiering fra Højteknologifonden (i dag Innovationsfonden), virksomheden selv og DTU-centeret blev der oprettet et forskningsprojekt. Hovedkraften i projektet er erhvervs-postdoc Stefan Wieschalka, som deler sin tid mellem Vitalys og forskningscenteret i Hørsholm. Han vejledes dels af Kjeld Kjeldsen, dels af Jochen Förster på forskningscenteret.

Også DTU Biosustain får stort udbytte af samarbejdet, understreger Jochen Förster:

”Vi ønsker, at det skal være et varemærke for os, at vi er i stand til at forbedre de bio-processer, som allerede kører hos virksomheder. På den måde passede projektet perfekt ind i vores profil.”

På spørgsmålet, om lysin-projektet har været let eller udfordrende, svarer professoren både-og:

”Selve arbejdet i laboratoriet, hvor vi har optimeret bakteriens stofomsætning, er jo det, som vi er eksperter i. Men det har været udfordrende, at de industrielle stammer af bakterien, som VitaLys arbejder med, har vist sig at opføre sig temmelig anderledes i forhold til de stammer, som vi har i laboratoriet. Derfor har vi udviklet nye værktøjer. Afprøvningen hos virksomheden af de nyudviklede stammer er en meget interessant fase.”

Fra laboratorium til industriel produktion

Hos Vitalys er Kjeld Kjeldsen sikker på, at projektet vil betyde et løft for virksomheden:

”Men vi skal være sikre på, at de gode resultater, som er opnået i laboratoriet, også vil indfinde sig, når vi til sin tid hælder den forbedrede udgave af bakterien i vores store fermenteringstanke. Her bliver blandingen jo banket en del mere rundt end i en petriskål, og man kan for eksempel også se større variationer i indholdet af ilt mellem forskellige regioner i tanken.”

”Alt det skal vi være sikre på, at organismen kan håndtere. For når vi først går over til en ny produktionsform, er det nærmest alt på et bræt. Det skal simpelthen virke.”

Derfor er projektet nu inde i en fase, hvor organismer, der er udviklet i laboratorierne på DTU, prøves i opstillinger hos Vitalys. Opstillingerne er små i forhold til produktionstankene, men alligevel langt større end almindelig laboratorieskala. Vicedirektøren tør endnu ikke sætte dato på, hvornår produktionen lægges om:

”Men vi skal nok nå i mål. Det er nødvendigt for at undgå, at vi bliver overhalet af konkurrenterne. Om ikke andet må vi klare os igennem ved hjælp af vestjysk stædighed. Det har vi allerede overlevet på adskillige gange tidligere.

Relaterede Videoer  

Vis flere