Forskare vid bland annat KTH har studerat granträ på nanonivå. I detta arbete har de identifierat ett återkommande mönster hos ett ämne i granen som påverkar samspelet med andra beståndsdelar. Resultatet kan användas för att dra bättre nytta av skogen, en av Sveriges största naturresurser, i form av bättre förståelse för granträets styrka men också hur man bäst kan producera biobränslen.
Trä består till stora delar av cellulosafibrer, lignin och hemicellulosa. Hemicellulosa i sin tur är en grupp av kolhydrater som finns i växternas cellväggar tillsammans med de övriga två huvudkomponenterna.
Det finns olika typer av hemicellulosa. Xylan är en av dem, och den förekommer i barrträdens cellväggar. Just xylan är också den variant som forskarna jobbat med.
– Vetenskapen har utgått från att hemicellulosa är det som fogar ihop cellulosans mikrofibriller med varandra, men också binder denna beståndsdel till ligninet i trä. Hemicellulosans molekylära struktur har fram till nu varit ett outforskat område, forskarna har utgått från att den varit slumpmässigt, säger Jennie Berglund, forskarstuderande på avdelningen fiber- och polymerteknologi.
Nu har forskarna alltså grävt djupare i ämnet och utvecklat en masspektrometribaserad sekvenseringsmetod som kombineras med högintensiva datorsimuleringar för att undersöka och visa xylans molekylärstruktur.
– Vi har identifierat regelbundna och återkommande molekylära mönster i xylan från gran som har stor inverkan för samspelet mellan xylan, cellulosa och lignin. Vår och andras forskning visar att xylan-makromolekyler anpassar sin form när de kommer i kontakt med cellulosans yta.Makromolekylerna antar en liknande formation som cellulosafibrerna.
Detta förklarar varför trä kan vara så starkt som det är, fortsätter Jennie Berglund. Detta spelar också roll för att granar kan vara så höga och starka som de är.
– Vidare har denna nya kunskap en påverkan på hur tillverkningen av biobränslen baserade på trä går till. Detta eftersom kunskaperna visar hur biomassa baserat på trä generellt kan brytas ner på enzymväg för att släppa ifrån sig sockerarter som i sin tur kan fermenteras till att bli biobränslen.
Skogen är en viktig faktor för övergången till ett hållbart samhälle och en biobaserad ekonomi, därför är forskningsresultatet viktigt.
– Att förstå den molekylära interaktionen i träets beståndsdelar är en nyckel till att bättre kunna använda det skogen skänker oss, säger Francisco Vilaplana, universitetslektor på avdelningen för glykovetenskap vid KTH.
Det är inom ramen för Wallenberg Wood Science Centre finansierad av Knut och Alice Wallenberg Stielftelse som bland andra Francisco Vilaplana, Jakob Wohlert och Jennie Berglund, men också forskare från Chalmers, jobbat med trä från granen. Forskningen har delvis finansierats av Vetenskapsrådet.
Här finner du den vetenskapliga artikeln som har rubriken "Regular Motifs in Xylan Modulate Molecular Flexibility and Interactions with Cellulose Surfaces" som publicerats i tidskriften Plant Physiology.
Källa: KTH
