Papper kan vid en första anblick verka som den ultimata miljövänliga produkten. Den är nedbrytningsbar, går att återvinna och den huvudsakliga ingrediensen, cellulosa, förnyas hela tiden så länge det växer träd. Vid en närmare granskning ändras emellertid bilden: tillverkningen av papper ofta medför en tung belastning på miljön i form av kemikalieavfall och utsläpp av växthusgaser.
Det steg i tillverkningen med mest miljöpåverkan är när cellulosan separeras från ligninet i veden. Lignin är en mycket stabil och svårnedbrytbar molekyl som gör veden hård, och bearbetning av trä till den massa av cellulosa som pressas till papper är därför mycket energi- och kemikaliekrävande.
I den vetenskapliga tidskriften Science presenterar en grupp forskare från USA en poppel som har ved med mindre mängd lignin och mer cellulosa efter att ha genomredigerats med CRISPR-teknik. I Sverige använder vi ofta gran inom pappersindustrin men i USA kommer motsvarande träd ofta från släktet poppel.
Trädets tillverkning av lignin styrs av ett komplext nätverk av många olika gener. I tidigare studier har forskare ändrat i en eller ett fåtal gener i försök att göra lignin lättare att bryta ner. I den aktuella studien är nyheten att forskarna tittat på nästan 70 000 olika kombinationer av genetiska förändringar i många av de gener som kan kopplas till lignin.
Tack vare en gedigen kunskapsbank om genernas funktion och vad förändringar i dem leder till, kunde nästan alla kombinationer av redigeringar sorteras bort redan på ett simuleringsstadium. Forskarna förutsåg att 99,5 procent skulle ge skadliga effekter på trädet, oftast i form av en negativ påverkan på tillväxten eller stammen och grenars stabilitet.
Några hundra kombinationer av genetiska redigeringar förutsåg de däremot kunna leda till en minskad mängd lignin, en ökad mängd cellulosa, eller både och. Bland dem valdes 174 kombinationer ut för att genomföra i poppel och träden drevs upp i växthus.
Efter sex månader hade det mest lovande trädet en halverad mängd lignin och en ökad mängd cellulosa. Om den varianten skulle användas för att tillverka papper så beräknade forskarna att den skulle öka avkastningen med 40 procent samtidigt som utsläppet av växthusgaser skulle minska med 20 procent.
I ett nästa steg krävs fältstudier då de genomredigerade träden flyttas ut ur växthuset. Först då kan det utvärderas om de klarar att växa och överleva under naturliga förhållanden med kraftig vind, insektsangrepp och annan stress. Lignin ger nämligen trädet både stabilitet och skydd. Håller träden måttet utanför växthuset så har den genomredigerade poppeln stor potential att både förändra pappersindustrins effektivitet och dess klimatavtryck.
/Mia Olsson
Källor:
Daniel B. Sulis et al., Multiplex CRISPR editing of wood for sustainable fiber production. Science 381,216-221(2023).DOI:10.1126/science.add4514
Genetically edited wood could make paper more sustainable. ScienceNews 13 JUL 2023. By ROBERT F. SERVICE.
