När Anup Rana håller upp den lilla flaskan med genomskinlig vätska går det inte att ta miste på entusiasmen hos forskningsledarna Karin Stensjö och Henrik Ottosson.

– Det skulle gå att blanda in vätskan direkt i ett jetbränsle. Vår slutprodukt är helt ren och har samma kvalitet som ett flygbränsle, konstaterar Karin Stensjö.

Den kemiska beteckningen på de åtråvärda dropparna är isopren-dimerer, och framför dragskåpet i ett av labben på Ångströmlaboratoriet får jag en minst sagt högoktanig presentation av hur allt är tänkt att funka. Målet är högtflygande: ett koldioxidneutralt flygbränsle. De kallar det solbränsle. Bara namnet väcker hoppet hos en flygskamstyngd forskningsreporter.

Artikelbild

| Tio milliliter solbränsle tar två dagar att tillverka.

– Visst, vi har mycket arbete kvar att göra. Allt är i sin linda. Men att vi kan få fram de här dimererna är en stor framgång för oss, fortsätter Karin Stensjö, som är docent i mikrobiell kemi vid Uppsala universitet.

Den tvärvetenskapliga forskargruppen består av biologer, kemister och ingenjörer och är lika internationell som flygbranschen med medarbetare från Brasilien, Indien, Schweiz, Finland och Portugal.

– Det bubblar av forskningsprojekt om förnybara flygbränslen runt om i världen. Men ingen annan grupp arbetar med just denna idé, säger Karin Stensjö som leder projektet tillsammans med Henrik Ottoson, Pia Lindberg och Peter Lindblad, alla vid Institutionen för Kemi-Ångström.

Hon försöker hela tiden bjuda in sin mer lågmälde kollega, Henrik Ottosson, i samtalet. Även fotografen måste uppmuntra denne försynte docent i fysikalisk organisk kemi att kliva in i bilden. För faktum är att det är hans idé som ligger bakom det riktigt nydanande i detta projekt. Han har varit med och återuppväckt en gammal bortglömd kemisk teori, Bairds regel, som gör det möjligt att koppla ihop små korta kolväten på ett finurligt sätt, vilket är centralt när flygbränslet ska tillverkas.

Artikelbild

| Postdoc Anup Rana visar upp en liten flaska med förnybart flygbränsle för imponerade kollegor.

Men det verkligt klimatsmarta med Uppsalaforskarnas upplägg är att de utnyttjar levande organismer som går på solenergi och växthusgasen koldioxid för att tillverka förnybart bränsle.

– Vi jobbar med den fjärde generationen av biodrivmedel. Till skillnad från första till tredje generationen utgår vi inte från biomassa, som ved för att få värme eller vete för att göra etanol, utan vi använder soldrivna bakterier som fabriker. Det är effektivare, säger Karin Stensjö.

Artikelbild

| Karin Stensjö kollar att odlingarna av cyanobakterier ser bra ut.

Processen omfattar i grova drag två produktionssteg, ett biologiskt och ett kemiskt. I det biologiska momentet har cyanobakterierna huvudrollen. De är mer kända som den blågröna ”algsoppa” som heta sommardagar täcker Östersjöns yta. En fördel med just cyanobakterier är att de kan ta upp kväve från luften och därför inte behöver kvävegödslas för att föröka sig. Biologerna har designat bakterierna så att de producerar kolväten som kan utgöra byggstenar för flygbränsle.

En utmaning för forskarna var att de långa kolväten som ingår i flygbränslen är i flytande form vid normalt tryck och temperatur. De skulle därför ansamlas i bakterierna som skulle förgiftas och dö, när koncentrationen blir för hög. Biologerna har därför med hjälp av syntetisk biologi (se faktaruta) skapat cyanobakterier som tillverkar korta kolväten som är i gasform under normala betingelser. Gasen avdunstar därmed och lägger sig ovanpå bakterieodlingen, där den kan samlas upp.

Artikelbild

| Team inom nydanande forskning.

Men flygplansmotorer kräver flytande bränslen, så nästa steg i produktionen är därför att göra gasen flytande genom att kyla den. Sen måste de korta molekylerna kopplas ihop till längre kolväten, som kan fungera som jetbränslen. Och det är här Bairds regel från 1972 kommer in. Kort och gott handlar det om ljus och kemi, fotokemi.

– När vi belyser aromatiska föreningar med en viss våglängd av ljus övergår de till ett exciterat, energirikt tillstånd. De blir aggressiva och det är denna egenskap vi utnyttjar, berättar Henrik Ottosson.

Tricket är att låta de aggressiva molekylerna överföra sin energi till de korta isopren-molekylerna som av bara farten parar ihop sig två och två (dimeriserar). Och vips har man ett flygbränsle. För att ljuset hela tiden ska träffa nya ”oparade” isoprenmolekyler planerar Henrik Ottosson att använda en ftyp av reaktor där vätskan rör sig i smala tuber.

– I dagsläget använder vi UV-ljus, som innehåller mer energi än synligt ljus. På sikt vill vi få reaktionen att fungera lika bra med solljus, så att vi inte behöver använda någon el, fortsätter han.

Målet är att det ska finnas en prototyp av en reaktor i november som kopplar samman den biologiska och kemiska processen. Men mycket grundforskning återstår. Den stora utmaningen är att få processen att fungera för storskalig drift. Än så länge kan forskarna producera ytterst små mängder av bränslet. Vad gäller bakterierna gäller det att mata dem med tillräckligt mycket koldioxid och ljus. Cyanobakterierna är beroende av ljus och när tätheten av bakterier i kärlen är för hög kommer ljuset inte åt cellerna längre in.

– Därför jobbar vi med att maximera ytan. Odlingskärlen är tunna, vilket innebär att vi inte har så många lager av celler. Sen använder vi omrörning av bakterieodlingen. Men det kostar energi, säger Karin Stensjö.

För att cyanobakterierna ska trivas ska det dessutom vara 25-30 grader varmt och de vill gärna ha 100 gånger mer koldioxid än vad som finns i luften.

– De är som gjorda för att odlas med hjälp av industriella avfallsströmmar, som varm och koldioxidrik rökgas från pappersmassaindustrin. Det är en idé vi vill utveckla, säger Karin Stensjö.

Men även om solbränslet är förnybart handlar det fortfarande om kolväten som kommer att förbrännas uppe i atmosfären, vilket ger en viss höghöjdseffekt på klimatet. En doktorand avstod från att arbeta inom projektet, eftersom han ansåg att vi inte ska flyga alls.

– Jag anser absolut att vi måste flyga mindre. Men vi kommer inte att sluta flyga helt och då är solbränsle ett oerhört mycket bättre alternativ än fossila bränslen, säger Karin Stensjö.