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Biotechnologie: Nanozellulose – ein bakteriell erzeugtes Hochleistungspolymer

Herkömmliche Kunststoffe belasten Umwelt und Klima. Alternativen auf pflanzlicher Basis sind deshalb begehrt. Ein besonders aussichtsreiches Produkt ist biotechnologisch gewonnene Nanozellulose. Mit seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften eignet sich das natürliche Material für unterschiedlichste Einsatzzwecke – von Wundverbänden über Kosmetikartikel bis zu Chipkarten.
Nanuzellulose BNC-Folie

Bei Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen denken die meisten Menschen an kompostierbare Mulchfolien, Einkaufstüten oder Wegwerfgeschirr. Doch inzwischen sind solche Biomaterialien in noch viel mehr Alltagsprodukten enthalten. Die Palette reicht von Jogurtbechern über Pflanztöpfe, Computertastaturen, Kugelschreiber und Kinderspielzeug bis hin zu Lenkrädern. Dabei kommen nicht nur natürliche Rohstoffe wie Stärke, Zellulose, Chitin oder Kasein zum Einsatz. Auch die industrielle oder "weiße" Biotechnologie spielt eine immer wichtigere Rolle.

Paradebeispiel ist die fermentative Produktion von Milchsäure, die größtenteils zum Polymer Polymilchsäure (kurz PLA) weiterverarbeitet wird. Wegen der hohen Ausbeute des Verfahrens von etwa 90 Prozent hat sich dieser Biokunststoff zum regelrechten Massenprodukt entwickelt. Er lässt sich inzwischen genauso preiswert herstellen wie Polymere auf Erdölbasis – etwa Polyethylen oder das von PET-Flaschen bekannte Polyethylenterephthalat – und auch auf dieselbe Weise verarbeiten, hat aber eine deutlich günstigere Ökobilanz. Deshalb dient PLA längst nicht mehr nur für Verpackungsmaterialien. Sogar Medizinprodukte wie vom Körper resorbierbare Implantate – zum Beispiel Platten, Schrauben und Nägel zur Stabilisierung von Knochenbrüchen – werden daraus gefertigt.

Andere biotechnologisch gewonnene Polymere befinden sich noch im Entwicklungsstadium. Im Zentrum der Forschung stehen derzeit Methoden zur Verarbeitung von preiswerten natürlichen Rohstoffquellen wie etwa Abfällen der Zuckerindustrie. Viele Untersuchungen zielen außerdem darauf ab, die Effizienz der verwendeten Bioreaktoren und ihre Zelldichte zu steigern. ...

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  • Quellen

Hirai, A. et al.:TEM Study of Band-Like Cellulose Assemblies Produced by Acetobacter Xylinum at 4 °C. In: Cellulose 9, S. 105 - 113, 2002

Klemm, D. et al.:Nanocellulose Materials – Different Cellulose, Different Functionality. In: Macromolecular Symposium 280, S. 60 - 71, 2009

Kralisch, D. et al.:White Biotechnology for Cellulose Manufacturing – the HoLiR Concept. In: Biotechnology and Bioengineering 105, S. 740 - 747, 2010

Scherner, M. et al.:In Vivo Application of Tissue-Engineered Blood Vessels of Bacterial Cellulose as Small Arterial Substitutes: Proof of Concept? In: Journal of Surgical Research 189, S. 340 - 347, 2014

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