CELLULÓZ FARMING Tudásbázis létrehozása, különös tekintettel a hazai mályvanemesítés hagyományaira és növénybiotechnológiai potenciálra

Dr. Kováts Zoltán, az MTA Doktora emlékére

CELLULÓZ FARMING Tudásbázis létrehozása, különös tekintettel a hazai mályvanemesítés hagyományaira és növénybiotechnológiai potenciálra Prof. Fári Miklós Gábor, az MTA doktora Ereky Károly Biotechnológiai Alapítvány (Debrecen) Debreceni Egyetem AGTC

PRO-TEAM NKft

Cellulose Farming Syn-Plant Technology

EU_NORVEGALAP_ AGROCELL pályázat, Nyíregyháza, 2011. 04. 15.

NATURE – 2010 JÚLIUS •K www.cellulosefarming.com


A CELLULÓZ IPARI TERMELÉSE ”Cellulose Farming”

PRO-TEAM NKft



A NAPENERGIA BIOLÓGIAI MEGKÖTÉSE BIOÜZEMANYAG ELŐÁLLÍTÁSHOZ

Edward M. Rubin (2008): Genomics of cellulosic biofuels Nature, Vol.454, 14 August 2008:841-845

PRO-TEAM NKft



A LIGNO-CELULÓZ KÉMIAI SZERKEZETE Edward M. Rubin (2008): Genomics of cellulosic biofuels Nature, Vol.454, 14 August 2008:841-845

PRO-TEAM NKft



Budapest - 2007 MTA Agrártudományi Osztály 2007. évi Tájékoztatója (2008): 34-37

Prof. Király Zoltán előadása

Agroüzemanyag és/vagy élelmiszertermelés? A MÁSODIK GENERÁCIÓS CELLULÓZETANOL ELŐÁLLÍTÁS LESZ A JÖVŐ

A SZÉNDIOXIDBÓL KÉMIAI ÚTON TÖRTÉNŐ METANOL ELŐÁLLÍTÁS LEHETŐSÉGEI?

ELJÖTT-E AZ ÁTTÖRÉS IDEJE?

OLÁH GYÖRGY KUTATÁSAI AZ USA-BAN

„A szakértők megegyeznek abban, hogy az igazi áttörés a bioetanol termelésben akkor fog bekövetkezni, ha a cellulózból, vagyis a hulladék növényi maradványokból és a faanyagból is sikerülne etanolt erjeszteni. Ehhez azonban tudni kellene azt, hogy a poliszacharid cellulózt hogyan lehet gazdaságosan cukrokká bontani, és kierjeszteni alkohollá A cellulóz gazdaságos lebontása azonban nincs megoldva, csupán kezdeti eredmények állnak rendelkezésre, olykor titkos formában. A ligninbontás lehetőségéről sem tudunk eleget. 2009-re állítólag nyilvánosságra kerülnek majd a sikeres cellulózbontás első adatai, mert a világcégek kutatólaboratóriumai lázasan dolgoznak ezen a témán….”

„Talán itt lehet megemlíteni azt is, hogy OIáh György Nobel-díjas kémikus nem etanolt, hanem metanolt szándékozik gazdaságosan, de kémiai úton szintetizálni, amely feleslegessé tenné az agroüzemanyagot produkáló növények termelését, és megőrizné az agrárterületeket élelmiszer és takarmánytermelés céljára.

PRO-TEAM NKft

Az azonban egyelőre kérdéses, hogy hogyan lehet széndioxidból és hidrogénből metanolt szintetizálni úgy, hogy a szintézishez felhasznált energia ne legyen több, mint a metanolból kinyerhető energia?”



Washington Washington -- 2010 2010 július július 28 28

PRO-TEAM NKft



„ÚJ IPARÁG TEREMTÉSE SPECIÁLISAN KITENYÉSZTETT CELLULÓZA NÖVÉNYEKKEL” Ereky Károly rádió előadása, 1937 augusztus 20, Szolnok)

A „ZÖLD KÉMIA” HAZAI TÖRTÉNETE 1937 augusztus 20 - Szolnok - MAGYARORSZÁG

1898 november 27 - Ereky Károly közlése Spiritusz fából (Magyar Ipar, XIX/48: 970-971) „A fa száraz desztillácziója nagyon sok becses anyagot szolgáltatott már az iparnak, de pár évtizeddel előbb ki mert volna még arra gondolni, hogy a 19-ik században fából papírost, és alkoholt is lehet majd csinálni. Ismeretes dolog, hogy fa alapanyaga a czelluloza, a mi a czukrokkal és alkoholokkal közeli rokonságban van kémiai szempontból. Simonsen vegyész most a fa czellulozát úgy preparálta, hogy abból erjedés folytán alkohol áll elő. A míg a vegyészek nagy része azon fáradozott, hogy aczetilénből készíthessen spirituszt, Simonsen megfordítva, arra gondolt, hogy a magasabb rendű szén vegyületekből állítja elő bomlástermékként a spirituszt és úgy látszik, elő is állította. A kísérletének gyakorlati kivitele még nincs megoldva, de ha ez valamikor sikerülni fog, mindenesetre visszatérek még erre a kérdésre. (Chemisches Centralblat 1898. 1080. 1.)”

1912 szeptember 17, USA Dorner Béla magyar mérnök szabadalmaztatja először a kukoricakóró cellulóz-extrakciós eljárást (D.F.J. Lynch, 1939), melyet 1927és 1931 között négy újabb cellulóz-extrakciós szabadalma követett.

PRO-TEAM NKft

Horthy Miklós Kormányzó Szolnokon bejelenti az Alföld öntözésének programját. A munka közgazdasági előkészítését a biotechnológia névadó apjára, Ereky Károlyra bízta. Ennek egyik központi eleme az ipari cellulóz termelése lett, speciálisan nemesített cellulóz növényekkel.

1937 szeptember - Hajózási Hírlap, 12(9): 4. „Amerikában a kukoricakóróból egy magyar mérnök szabadalma szerint készítettek gyárilag először cellulózát és papírt. Újabban ez a Dorner-féle gyártási mód annyira tökéletesedett, hogy ma már a kukoricakóró cellulózából plasztikus anyagokat, műselymet és lőport is készítenek. Mint főcél, azonban az lebeg a szemem előtt, hogy ezzel a cellulóza gyárral előkészíthetjük azt az iparágat, amelyik azután az öntöző gazdáktól fog vásárolni kukoricakórót, és egyéb speciálisan kitenyésztett cellulóza növényeket” (Ereky Károly beszéde, Szolnok, 1937 augusztus 20.)

1941 április 07 - Nyergesújfalú A Magyar Viscosa Rt megalapítása; műselyemgyártás kezdete: 1943 április 10

a

magyar

ipari



A NÖVÉNYEK NEODOMESSZTIKÁLÁSÁNAK ÚJ UTJAI

POLY-MÁLYVA PROGRAM MÉRSÉKELT ÉGÖVI, ENERGIA-CÉLÚ MÁLYVÁK KUTATÁSA

PRO-TEAM NKft



A JELEN ÉS A JÖVŐ BIOMASSZA, ENERGIA ÉS CELLULÓZ NÖVÉNYEI ELSŐ GENERÁCIÓS CELLULÓZ NÖVÉNYEK Milyen a mai kor energia növénye? Milyen a mai kor biomassza növénye? Milyen a mai kor cellulóz növénye? • Az energia, és zöld biomassza előállításra felhasznált hagyományos fajok nagyobb része elsősorban a hagyományos feldolgozási technológiákra lettek nemesítve (gabona-szalma, kukoricakóró, magas olaj és keményítőtartalmú magvak, rövid rotációs ciklusú fás energianövények, stb.) • Az új feldolgozási technológiákra is alkalmas, un. magról szaporítható cellulózipari alapanyagok vagy rövid szelekciós múlttal rendelkeznek (pl. szarvasi energiafű, amerikai vesszős cirok, penszilvániai rostmályva, stb.) • Vagy csak költséges klónozási módszerekkel szaporítható új kultúrfajok (hagyományos eukaliptusz, hagyományos Miscanthus, stb.).

PRO-TEAM NKft

MÁSODIK ÉS HARMADIK GENERÁCIÓS CELLULÓZ NÖVÉNYEK Milyen lesz a jövő energia növénye? Milyen lesz a jövő biomassza növénye? Milyen lesz a jövő cellulóz növénye? • Az új biomassza feldolgozási és zöldenergia-nyerési technológiákhoz új, környezetbarát, és technológiaorientált fajokra, fajtákra és ipari léptékű olcsó klónozási módszerekre, iparinövény-stratégiákra van szükség • Honos fajok új nemesítésű fajtái (highly fermentable and leafy maize, amerikai vesszős köles, siló- és ergiacirok, szudánifű, cellulóz fűzek, új cellulóz hibridnyár, új energiamályvák, nem invazív Fallopia sp., nem allergén Sylphium sp, molekuláris és GMO-megközelítés) • Új honosítású fajok új fajtái (Sida, Poly-sida, Napaea, Poly-napea, stb.) • „Neo-domesztikált” fajok új fajtái (Kitaibela x Kovatsii; cukornád x cukorcirok x Miscanthus intergenerikus hibridek; eukaliptusz fajhibridek) • Új klónozási módszerekkel kombinált komplex biotechnológiai megközelítés (mesterséges növényi ováriumban előállítható syn-plantok)



DEBRECENI EGYETEM AGTC ORSÓS OTTÓ NÖVÉNYI BIOTECHNOLÓGIAI LABORATÓRIUM & EREKY FOUNDATION (2001-2010) JELEN ÉS A JÖVŐ: Élettudományi Központ és Nemzeti Könyvtár Debreceni Egyetem

PRO-TEAM NKft



POLY-MÁLYVA PROGRAM A Malvaceae-fajok hazai nemesítése, genetikai és biotechnológiai kutatásának előzményei Magyarországon

Kitatibela x Kovatsii Kitaibela vitifolia x Kitaibela balansae

PRO-TEAM NKft



POLY-MÁLYVA PROGRAM Energia-célú mályvák botanikája, genetikája, és nemesítésük lehetőségei

2009/2010: Új mályva botanikai, genetikai és nemesítési forrásgyűjtemény született PRO-TEAM NKft



MÁLYVA FAJOK „NEO-DOMESZTIKÁLÁSA” Energia-célú mályvák nemesítésének lehetőségei A Poly-syda (2n=28) és a Poly-kitaibela (2n=44) előállítása Az energiamályva programban az un. (allo)dekaploid előállítása jelentheti a biomassza növény szempontjából a csúcsot: 1. (Allo)hexaploid előállítása,

és

(allo)tetraploid

vonalak

2. A nemesítés során az (allo)hexaplodot keresztezzük (allo)tetraploiddal, 3. Ezt követi a valódi pentaploidok szelekciója, 4. Ezekből hatékonyan állíthatók elő dekaploidok, a pentaploid genom duplikácijóját követően, 5. Ezek előnye energia növényként az, hogy természetes gigászok lesznek, (többnyire) sterilek, és csak vegetatív úton szaporíthatók. 6. Így nem invazív, rendkívül nagy teljesítőképességű évelő lágyszárú energiamályva klónokat tudunk előállítani. Dr. Kovács Géza (MTA MGKI) modellje, 2010

PRO-TEAM NKft



POLY-MÁLYVA PROGRAM Energia-célú mályvák integrált növényvédelmi stratégiája

A mályvarozsda (Puccinia malvacearum Bertero ex Mont., 1852) teleutospóráinak mikroszkópos képe

A Macrolophus pygmaeus ragadozó poloska előfordulása Kitaibela x Kovatsii fajhibriden Dr. Tóth Endre kísérletei (2010)

PRO-TEAM NKft



MÁLYVA FAJOK NEO-DOMESZTIKÁLÁSA PROGRAM Energia-célú mályvák nemesítésének lehetőségei

A Poly-mályva program keretében módszereket kutatunk a mályva-fajok poliploidizálására (2n=28)

Morfogén Sida hermaphrodita kallusz-tenyészet: a jövő sikerének kulcsa a növényregenerálás lehet Szarvas Pál kísérletei (2010)

PRO-TEAM NKft



MÁLYVA FAJOK NEO-DOMESZTIKÁLÁSA PROGRAM Energia-célú mályvák nemesítésének lehetőségei

A Poly-mályva program keretében előállított tetraploid Sida – Poly-sida (2n=56)

Tetraploid Poly-sida vonalak a DE AGTC Növényi Biotechnológiai Tanszékén Szarvas Pál kísérletei (2010)

PRO-TEAM NKft



POLY-MÁLYVA PROGRAM Energia-célú mályvák fejlesztésének biotechnológiai stratégiája

A Poly-mályva program keretében előállított octapliod Sida – Poly-sida (2n=112)

Octaploid Poly-sida vonal a DE AGTC Növényi Biotechnológiai Tanszékén Szarvas Pál kísérletei (2010)

PRO-TEAM NKft



JÖVŐ NÖVÉNYEI – PLANTS FOR THE FUTURE CELLULÓZ FARMING BIOMASSZA BEMUTATÓ KERT DEBRECENBEN

3 méter

Cellulóz farming növények ültetése Debrecenben (2010. 05. 05.)

A Kitaibelia x kovatsii interspecifikus hibridjek a jövő nagy ígéretei

Négy hónapos Althaea officinalis állomány Debrecenben (2010. 08. 31.)

PRO-TEAM NKft



JÖVŐ NÖVÉNYEI – PLANTS FOR THE FUTURE CELLULÓZ FARMING BIOMASSZA BEMUTATÓ KERT DEBRECENBEN

3 méter

Cellulóz farming növények ültetése Debrecenben (2010. 05. 05.)

A Kitaibelia x kovatsii interspecifikus hibridjek a jövő nagy ígéretei

Négy hónapos mályva nemesítési állomány Debrecenben (2010. 08. 31.)

PRO-TEAM NKft



JÖVŐ NÖVÉNYEI – PLANTS FOR THE FUTURE* CELLULÓZ FARMING BIOMASSZA BEMUTATÓ KERT DEBRECENBEN ÉVELŐ LÁGYSZÁRÚ ENERGIA MÁLYVÁK DE AGTC / EKBA / MOP

Kitaibela x Kovatsii RO-1 ( 6. év)

Kitaibela x Kovatsii FE-1 ( 6. év)

Sida hermaphrodita Rushby (1. év, ült. 2010. 05. 05.)

SZÁRAZ TERMÉS - NBT ADATOK (2010) (t/ha) 20.000 tő/ha

15.000 tő/ha

10.000 tő/ha

7.500 tő/ha

5.000 tő/ha

3.333 tő/ha

-

-

-

?

28,5/

19,0

-

-

-

?

29,6/

19,7

?

?

4,6

-

-

-

A Kitaibelia x Kovatsii interspecifikus *DEAGTC Karcag, KIT: ‘Berény’ silócirok (10-15 atto/ha); ‘Bovital’ szudánifű (10-15 atto/ha) hibridjek a jövő nagy ígéretei ÉVELŐ LÁGYSZÁRÚ SYN-PLANTOK DE AGTC / EKBA / MOP

Arundó Blossom syn-plant (1 év; ült: 2010 05.05)

Aundó STM syn-pant (1. év; ült.: 2010. 07. 05)

Miscanthus gigantheus MS syn-plant (1. év, ült: 07.05)

SZÁRAZ TERMÉS - NBT ADATOK (2010) (t/ha) 20.000 tő/ha

15.000tő/ha

10.000tő/ha

7.500 tő/ha

?

?

(16,4)?

?

?

?

(7,4)?

?

?

?

(0,8)?

?

Cellulóztermelő évelő fűfélék Debrecenben (2010. 08. 31.)

PRO-TEAM NKft



Közreműködők: Kertész Tamás (Kristály 88 Kft) Paluska Ferenc (Ereky Károly Biotechnológiai Alapítvány) Dr. Czakó Mihály (USC, USA), Balogh Erika (PhD hallgató, USC, USA), Michael és Ada Birch (White Technology, USA) Székely József, Gégény Csaba, Dr. Tóth Endre, Hargittai Mária, Baja Gyula, Kovács Ágnes (Pro-Team NKft) Szarvas Pál Phd hallgató, Szakadát Gyula, Tóth Csaba (Interest Trade Kft/DE) Antal Gabriella (DE AGTC, MSc hallgató) Dr. Nagy Gábor (DE/E-Tox Working Group) Gyói Imre (Edafo-Biotec Ltda, Brazília), Dr. Popp József (AKI)

www.unideb.hu / [email protected] EU_NORVEGALAP_ AGROCELL pályázat, Nyíregyháza, 2011. 04. 15.

Köszönöm a megtisztelő figyelmet! www.unideb.hu / [email protected] A kutatásokat az Új Magyarország Fejlesztési Terv GOP-1.3.1.-08/2-2009-007 sz. program (Interest Trade Kft, Nyíregyháza), a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal (NKTH), az EGT/Norvég Finanszírozási Mechanizmus és az Észak-Alföldi Regionális Fejlesztési Ügynökség EA-2044-010/2009 sz. program (Ereky Károly Biotechnológiai Alapítvány, Debrecen), valamint az Interest Trade Kft (Nyíregyháza) támogatta.


CELLULÓZ FARMING Tudásbázis létrehozása, különös tekintettel a hazai mályvanemesítés hagyományaira és növénybiotechnológiai potenciálra

Recommend Documents