Metaanista edullisia biotuotteita vesiekosysteemien bakteerien avulla

Pohjolan järvissä ja soissa elää kalojen, kasvien ja muiden eliöiden lisäksi bakteereita, jotka syövät vesistöjen hapettomissa kerroksissa syntyvää metaania ja hillitsevät siten ilmastonmuutosta. Tampereen yliopiston Bio- ja kiertotalouden tutkimusryhmässä tutkitaan näiden metaania syövien bakteerien, metanotrofien, toimintaa.

– Metanotrofit kuluttavat metaania erittäin tehokkaasti kasvuunsa. Niitä voi hyödyntää myös kiertotalouden sovelluksissa biokaasun sisältämän metaanin muokkaamisessa biotuotteiksi, kertoo Tampereen yliopistossa tutkimusprojektia johtava tutkijatohtori Antti Rissanen.

Tutkimus on osa maailmanlaajuista pyrkimystä löytää uusia kiertotalouden ratkaisuja maatalous- ja yhdyskuntajätteiden ja jätevesien käsittelyn yhteydessä syntyvän biokaasun käytölle.

– Biokaasun metaani on halpa ja runsas raaka-aine, jonka kiertotalouskäyttö hillitsisi ilmastonmuutosta. Se ei myöskään kilpaile ihmisravinnon tuotannon kanssa, ja säästää lisäksi maailman raaka-ainevarantoja, lisää Antti Rissanen.

Metanotrofeista rehua ja valmistusaineita teollisuudelle

Metanotrofeja hyödynnetään jo maailmalla kaupallisesti esimerkiksi eläinten rehuna. Metaanilla kasvatettua metanotrofien biomassaa syötetään erityisesti kalojen ruoaksi. Tamperelaisia tutkijoita kiinnostavat metanotrofien solun ulkopuolelle erittämät kemikaalit.

– Tiedämme ympäristönäytteistä peräisin olevien DNA-sekvenssiaineistojen perusteella, että järvien ja soiden metanotrofeilla on kyky muokata metaania mm. orgaanisiksi hapoiksi, joita voidaan käyttää teollisuudessa arvokkaampien tuotteiden valmistusaineina, sanoo Rissanen.

– Syötimme metanotrofien tuottamia orgaanisia happoja toiselle, ei-metanotrofiselle bakteerille, joka valmisti niistä 1-undekeenia, joka on tärkeä teollisuuskemikaali, selvittää projektissa työskentelevä tutkijatohtori Ramita Khanongnuch.

Tutkijat ovat eristäneet metanotrofeja luonnosta laboratorio-olosuhteisiin. Tutkimuksessa on kerätty näytteitä Hämeenlinnan Lammin ja Evon alueen metsäjärvien vesistä, joissa esiintyy runsaasti metanotrofeja. Näytteistä on eristetty kolme eri metanotrofilajia. Lisäksi tutkijat saivat käyttöönsä kaksi Norjan Huippuvuorien suoalueilta eristettyä metanotrofilajia.

Koneen Säätiön ja Suomen Akatemian rahoittama tutkimus alkoi vuoden 2019 alussa ja jatkuu elokuun 2022 loppuun. Tutkimusta on tehty yhteistyössä Norjan Arktisen yliopiston (Tromssa), Ruotsin Maatalousyliopiston (Uppsala), Helsingin yliopiston, Itä-Suomen yliopiston, Jyväskylän yliopiston sekä MARUM tutkimuskeskuksen (Bremenin Yliopisto, Saksa) tutkijoiden kanssa. Sekvensointiaineistojen käsittelyssä on hyödynnetty Tieteen tietotekniikan keskus OY:n (CSC) supertietokone Puhtia.