Detsembris kirjutas USA president George Bush alla energiasõltumatuse aktile, mis näeb ette, et aastaks 2022 tuleks Ameerikas toota 36 miljonit gallonit (136,8 miljonit liitrit) biokütust aastas. Seda on ligi viis korda rohkem kui USA praegune biokütuste tootmismaht. 16 miljonit gallonit sellest peaks olema toodetud tselluloosist.

Ambitsioonikal plaanil on aga vähemalt üks tõsine takistus – siiani ei ole keegi suutnud demonstreerida töötavat tehnoloogiat, mis suudaks konkurentsivõimelise hinnaga tselluloosist kütust toota. Praegu toodetakse peaaegu kogu USA biokütus maisitõlvikutes sisalduvast tärklisest, mida on kerge lihtsuhkruiks lagundada ning seejärel etanooliks kääritada.

Odavamate taimsete materjalide kasutamist takistab asjaolu, et tselluloosi lõhkumine lihtsuhkruiks ei ole lihtne ega odav. „See ongi hetkel kõige suurem takistus, mis seisab tselluloosikütuse turustamisel jalus,” ütles California tehnoloogiainstituudi keemiaprofessor Frances Arnold.

Arnold usub, et võtmeteguriks tselluloosi odavamal lagundamisel on õigete ensüümide leidmine. Ta on viimased paarkümmend aastat tegelenud ensüümide otsimisega, mida saaks kasutada alates ravimite loomisest kuni plekieemalduseni, ning usub, et on ka siin õigel teel.

Tselluloosist toodetud biokütustel on bensiini ja maisietanooli ees mitmeid eeliseid. Bensiini asemel tselluloosietanooli põletamine aitaks kasvuhoonegaaside emissiooni vähendada 87 protsendi võrra. Maisietanoolil on see number kõigest 18–28 protsenti. Lisaks on tselluloos kõige levinum ja hõlpsamini kättesaadav orgaaniline aine. 

Puuduseks on aga asjaolu, et maisitärklise lagundamiseks on vaja kõigest üht ensüümi, tselluloosi lagundamiseks tuleb aga kasutada tervet jada erinevaid tsellulaasideks nimetatavaid ensüüme. Minevikus on selleks kasutatud seentelt eraldatud ensüüme, kuid need on osutunud liiga aeglaseks ning ebastabiilseiks. On tehtud olulisi jõupingutusi nende ensüümide töö parandamiseks ning hinna allaviimiseks, kuid edu on siiani ebapiisav. Ühe galloni tselluloosietanooli tootmiseks kasutatavad ensüümid maksavad 0,2–0,5 dollarit. Maisietanooliga võistlemiseks tuleks aga hind veel ligi kümme korda madalamale viia.

Arnoldi eesmärgiks ei ole lihtsalt teha odavamaid ensüüme. Ta üritab leida mikroorganismi, kellele saaks geneetilise modifitseerimise läbi õpetada selgeks nii tselluloosi lagundamise kui ka suhkruist etanooli tootmise. „Kui me suudame need kaks etappi kokku viia ühes superorganismis, siis võiksime viia tselluloosietanooli hinna oluliselt madalamaks,” ütles Arnold.

Otsitav organism võiks olla näiteks pärmiseen või mõni bakter. Tsellulaas peab olema stabiilne ja väga aktiivne ning taluma kõrget suhkrukontsentratsiooni. Seda organismi peab olema võimalik toota suurtes kogustes väga kiirelt.

Eesmärgi saavutamiseks teeb Arnold koostööd California ülikooli keemiainseneri James Liaoga, kellel õnnestus hiljuti luua soolekepike, mis suudab edukalt suhkrust butanooli toota (Butanool on etanoolist rohkem energiat sisaldav neljasüsinikuline alkohol). Arnold loodab, et saab oma ensüümid Liao väljatöötatud bakteris tööle panna. Liao baktereid kasutab juba biokütuste tootmiseks uus ettevõte nimega Gevo, mille asutajate hulgas on ka Arnold.

„Tselluloosi vastupanu murdmine on ensüümide uurijatele üks suuremaid väljakutseid,” ütles Arnold. „Sellest sõltub, kas tselluloosist saab kunagi tõsiseltvõetav alternatiiv fossiilsetele kütustele või mitte.”