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Mikrobiologie: Organismenkooperation braut Treibstoff aus Pflanzenresten

Forscher um Christopher Voigt von der University of California in San Francisco berichten von einer Reaktionskette, mit der Biokraftstoff billig und effizient aus Pflanzenresten gewonnen werden könnte [1]. Dabei sollen bestimmte Bakterien unter milden Reaktionsbedingungen zunächst aus Biomasse Azetat herstellen. Dieses wird dann sogleich von gentechnisch veränderten Bierhefen mit einem Spezialenzym einer Pflanze umgebaut. Die dabei erbrauten Methylhalide können schließlich leicht zu Brennstoff umgewandelt werden.

Um oft anfallende Pflanzenreste in Biokraftstoffe der so genannten zweiten Generation zu verwandeln, muss zunächst die schwer abbaubare Zellulose von Mikroorganismen zerlegt werden. Voigts Team untersuchte leicht unterschiedliche Varianten eines Enzyms seltener Organismen, der so genannten Methylhalidetransferase (MHT), welche Zellulose zunächst in eine Form halogenierter Kohlenwasserstoffe, die Methylhalide, umwandeln. Dabei zeigte sich, dass das MHT von Batis maritima, einem an Sandküsten und Mangroven wachsenden sukkulenten Kraut, Zellulose besonders effizient verdaut.

Die Forscher integrierten das Batis-MHT in Bierhefen, die daraufhin große Mengen Methylhalide produzierten, wenn sie bei Temperaturen um 30 Grad Celsius mit dem Zelluloseabbauprodukt Azetat versorgt werden. Voigt und Kollegen vergesellschafteten diese Hefen nun im selben Bioreaktor mit unter ähnlichen Bedingungen gedeihenden Kulturen des Bakteriums Actinotalea fermentans und Pflanzenresten. Der Keim wurde zuerst aus Müllkippen isoliert und produziert aus Zellulose unter natürlichen Bedingungen so lange Azetat, bis er sein eigenes Umfeld stark versäuert hat und abstirbt. Im Bioreaktor der kalifornischen Forscher wird das vom Bakterium produzierte Azetat sofort von den Hefen in Methylhalide verwandelt. Das Produkt der Organismengesellschaft kann mit etablierten Methoden in Kraftstoff verwandelt werden.

Der Ansatz von Voigt ist nur einer von mehreren Wegen zur Herstellung von Biotreibstoffen aus Pflanzenabfällen, die derzeit weltweit untersucht werden. Andere Gruppen versuchen, Bakterien zur Produktion langkettiger Alkohole oder Fettsäuren aus Zellulose auszustatten. Wieder andere gentechnisch veränderte Hefen sollen aus Pflanzenrestzuckern, die mit Hilfe von Säure oder Enzymen freigesetzt wurden, Kraftstoffe wie Butanol produzieren. Insgesamt rechnen Forscher der Gewinnung von Kraftstoffen aus Pflanzenresten großes ökonomisches und ökologisches Potenzial zu [2]. (jo)
17. Woche 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 17. Woche 2009

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  • Quellen
[1] Journal of the American Chemical Society, im Druck, 2009.
[2] Hill, J. et al: Environmental, economic, and energetic costs and benefits of biodiesel and ethanol biofuels. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 103(30), S. 11206–11210, 2006.

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