Så kan träd fånga in mer koldioxid

2022-08-11 06:00  

Trädplantering kan vara en pusselbit för att hejda klimatförändringarna. Amerikanska Living Carbon går steget längre och använder bioteknik för att få träd som fångar in mer koldioxid. I Sverige undersöker forskare en liknande metod.

För att stoppa den globala uppvärmningen krävs enorma insatser. En enda metod eller teknik kommer inte att räcka.

Amerikanska Living Carbon jobbar på en lösning där de med bioteknikens hjälp vill effektivisera fotosyntesen i träd. Då kan träden växa snabbare. Under tiden som ett träd växer ackumulerar det biomassa. Ju mer biomassa ett träd har, desto mer kol kan det absorbera och lagra.

– Vår fotosyntesförstärkande metod riktar i grunden in sig på de toxiska sidoprodukterna som blir till i samband med fotosyntesen. Om man kan bryta ned dessa med mindre energi än i dag, då kan mer energi gå till tillväxt, förklarar bolagets medgrundare och vd Maddie Hall över Zoom.

Det hon talar om är fotorespirationen, som sker i fotosyntesens senare steg. Det ansvariga enzymet Rubiscos uppgift är att fixera koldioxid. Men i ungefär en fjärdedel av fallen tar enzymet en syremolekyl i stället. Det gör att en viss mängd energi som kunde gå till tillväxt går förlorad.

Majs, sockerrör och hirs är exempel på C4-växter (basmolekylen i fotosyntesreaktionen innehåller fyra kolatomer). Dessa har utvecklats för att minska förlusten av koldioxid under fotosyntes, och har naturligt låg fotorespiration. Med hjälp av bioteknik försöker Living Carbon härma vad C4 redan gör, men i träd och andra växter.

I fotosyntesen absorberar växten solenergi och koldioxid genom cellernas kloroplaster. En del av Living Carbons metod går ut på att bryta ner bindningar inuti kloroplasten till koldioxid, så biprodukten inte längre är toxisk. I stället får man en molekyl som kan fixera koldioxiden inuti kloroplasten.

–  Då kan kolet ingå i en normal kolfixeringscykel och konverteras till socker och andra polymerer. När du minskar den energislösande reaktionen i fotorespirationen får också mer energi till produktion av biomassa, förklarar Living Carbons forskningschef Yumin Tao.

Maddie Hall berättar att de bland annat använder sig av genredigering, i det här fallet tar forskarna gener från en planta och sätter in dem i en annan, för att få fram träd.

Yumin Tao, forskningschef på Living Carbon, tillsammans med Maddie Hall, medgrundare och vd. Foto: Living Carbon

Bolaget vill också förlänga tiden som kolet är lagrat i biomassan, vilket skulle göra att det tar längre tid innan atomerna släpps ut i atmosfären igen i form av koldioxidmolekyler. Här tittar de på att sakta ned takten på nedbrytningen och förmultningsprocessen.

– Vi tittar på om vi kan få trädet att ta upp mer nickel och koppar, vilket skulle fungera som ett slags tryckbehandling som kan sakta ner nedbrytning och förhindra koldioxid från att släppas ut, säger Maddie Hall.

Living Carbon uppger att de träd som de har planterat till 2030 ska kunna absorbera totalt 604 miljoner ton koldioxid under sin livstid, och absorbera motsvarande 1,66 procent av mängden koldioxid som släpptes ut 2021. Utsläppen av koldioxid under 2021 var 36,3 miljarder ton, enligt det internationella energiorganet IEA.

Hittills inga storskaliga försök för Living Carbon

Bolaget har tagit in motsvarande nästan 160 miljoner kronor från investerare, men har hittills inte gjort några storskaliga försök. Living Carbon har nyligen inlett ett fyraårigt samarbetsprojekt med Oregon State University där deras träd ska studeras i fält.

– Vi räknar med att kunna plantera 7 miljoner träd med start nästa år. Vi har redan ingått ett samarbete med två av USA:s största leverantörer av plantor och det är inte långt borta att vi ska kunna plantera miljontals träd, säger Maddie Hall.

Living Carbon har så här långt skrivit en vitbok baserad på två års studier av träd i en kontrollerad miljö. Bolaget uppger att deras träd har absorberat 27 procent mer kol jämfört med kontrollgruppen.

Enligt Maddie Hall är den största utmaningen för bolaget att det tar tid att utveckla koldioxidprojekt. För Living Carbon har ett genomsnittligt projekt en livstid på 30 år. Vissa av träden som de planterar kommer att skördas för att ge virke, andra ska få växa och stå kvar i uppåt 50 år.

– Inga av våra framsteg kommer att spela någon roll om vi inte kan få till det här på kommersiell skala, om målet är att få bort mer koldioxid från atmosfären, säger hon.

Living Carbons affärsmodell kretsar kring handel med utsläppsrätter. En del av pengarna som bolaget får in för att plantera sina träd ska gå till markägaren.

– Vi försöker att låta bli att konkurrera med mark som är högpresterande, utan vill plantera träden där träd annars inte skulle växa så bra, säger Maddie Hall.

Liknande forskning pågår i Sverige. Vid Umeå universitet har Stefan Jansson, professor i växters cell- och molekylärbiologi, nyligen fått ett anslag tillsammans med SLU som går ut på att använda bioteknik för att förbättra processen och optimera kväveupptaget i lövträd. Tesen är att om träd kan fånga in mer koldioxid och få en bättre kvävebalans så kan man också få mer lönsamma och hållbara planteringar.

Diskussionen om att försöka ta bort den slösaktiga fotorespirationen har pågått så länge Stefan Jansson kan minnas. Men processen måste ha ett syfte, säger han.

– Att bara plocka bort fotorespirationen är inte lämpligt. Däremot har man hittat en del metoder för att gå runt processen, genom att koppla in enzymer som inte fanns där innan. Då kan man återgenerera mer av energin, förklarar han för Ny Teknik.

Stefan Jansson, professor i växters cell- och molekylärbiologi vid Umeå universitet. Foto: Fredrik Larsson

I vissa fältexperiment har fotosynteseffektivisering fått grödor att växa uppåt 20–30 procent bättre, berättar Stefan Jansson. Det betyder att grödorna då också binder 20–30 procent mer kol.

– Om det funkar på det här sättet i en tobaksplanta, så funkar det förmodligen också så i ett träd eller i vete. Det finns lite olika varianter, men grunden i fotosyntesen är densamma, förklarar Stefan Jansson.

Men i fallet med sådant vi äter, som vete eller risplantor, blir det inte nödvändigtvis mer och bättre mat bara för att grödan växer 20 procent mer.

– Kvävet är det som ofta är problemet med mat egentligen. Om man bara ökar fotosyntesen utan att gödsla mer med kväve om grödan bara bildar mer kolhydrater men inte mer protein, som kvävet behövs till, ja då får man ett sämre näringsinnehåll. Och det är inte målet man vill uppnå med fotosynteseffektivisering här, säger Stefan Jansson.

”Bioteknik för plantageskogsbruk”

Vill man att matgrödor ska växa 20 procent bättre kanske man inte ens behöver effektivisera fotosyntesen. 20 procent mer gödsling kan ge ett liknande resultat.

Med träd funkar det dock lite annorlunda.

– När vi pratar om biomassa från träd, då kan man komma ifrån hela den här motsättningen. För när vi planterar träd för att få bioenergi, göra papper eller hus av materialet, då vill vi faktiskt inte ha något kväve. Det gör bara träet sämre. Och du behöver inte heller gödsla på samma sätt, säger Stefan Jansson.

Kväve finns framför allt i trädens blad, där det används för att göra kloroplaster. Individuella träd på våra breddgrader kan sluta växa flera veckor för tidigt på hösten för att vara säkra på att behålla sitt kväve. Men på en bioenergiplantage skulle det vara bättre om träden i stället växte några veckor längre, så de skulle växa mer per år.

– Det vi pratar om här är alltså att använda bioteknik för plantageskogsbruk, och inte ute i skogen. Om vi kan få till det här då skulle de här träden, som blir en större koldioxidsänka, kunna kopplas till CCS-teknik. Träden skulle när de skördas fraktas till ett värmeverk. När de bränns upp skulle man fånga upp koldioxiden innan den släpps ut i atmosfären och sedan pumpa ner den långt under jord, säger Stefan Jansson.

Om man ska göra fotosyntesen effektivare i träd med hjälp av genteknik som Crispr och gener från en annan gröda, då räknas det inom EU som GMO. Det krävs tillstånd för alls slags hantering av GMO, och det finns bara en enda GMO inom unionen som får odlas kommersiellt i dag.

Det är dock möjligt att använda sig av andra metoder, som riktade mutationer eller selektioner.

– Även om vi skulle få till de här träden så kommer de inte att finnas på marknaden på fem, tio år. Som forskare behöver vi inte fokusera så mycket på hur regelverket ser ut just nu. Läget kan också förändras i takt med att det finns allt bättre saker att komma med, säger Stefan Jansson.

Skillnad på klimatet till 2030?

Han betonar att fotosynteseffektivisering i träd inte är något som kommer att kunna göra verklig skillnad för klimatet till 2030. Kanske skulle de till dess kunna börja bidra till att koldioxidhalten i luften inte fortsätter att öka. Bara det är dock ett optimistiskt scenario, menar han.

– Att fånga in mer koldioxid kommer alltid att behövas, vare sig vi pratar om 2030, 2040 eller längre fram. Ju mer koldioxid vi kan få bort från atmosfären desto bättre, det är alla övertygade om. Det är klart att vi kanske kan ha koldioxidpumpar som suger ut koldioxiden på något sätt, men det kommer alltid att bli dyrt och komplicerat. Växterna gör det här i alla fall, säger Stefan Jansson.

Living Carbons popplar med förstärkt fotosyntes, till vänster, jämfört med kontrollgruppen. Foto: Living Carbon

Inom ramen för hans forskningsprojekt är det popplar och aspar som är i fokus. De går bra att modifiera, och är redan snabbväxande träd. Men i dagsläget används de ganska sällan till att göra papper eller bioenergi. Veden innehåller mer luft än de träd som man hellre väljer att använda till de här sakerna. Men också detta kan genteknik ändra på.

Till 2026, när projektet avslutas, hoppas Stefan Jansson att fältexperimenten ska vara klara. Därefter hoppas han på storskaliga försök.

– Till 2030 hoppas vi att det ska finnas kommersiella kloner av de här träden, som kan säljas för att göra bioenergiplantager. Då skulle vi kunna använda mindre markyta till att producera samma mängd bioenergi, och kanske också använda träden till att göra papper eller bygga med, säger Stefan Jansson.

Yumin Tao på Living Carbon betonar att det finns många olika sätt att kämpa mot klimatförändringarna. Många av de som är på tapeten i dag, som direktinfångning av koldioxid, utgår från kemi.

–  Vad vi vill göra är att lyfta möjligheten att använda levande organismer, som träd, i det här arbetet. Det är en viktig del av helhetsbilden, och är ett sätt att tillvarata processer som redan finns i naturen, säger Yumin Tao.

Ania Obminska

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt