16 September 2008

Bioethanol aus Xylanen dank gentechnisch veränderter Bakterien

Bislang kaum genutzte Holzbestandteile können zu Biosprit umgewandelt werden

Mit Hilfe eines gentechnisch veränderten Bakteriums kann eine große Gruppe bislang kaum genutzter Holzbestandteile zu Alkohol umgebaut werden. Diese Option erschliesst eine potenziell neue Quelle zur Herstellung von Biokraftstoffen. Entwickelt wurde das Verfahren von Joe Shaw vom Dartmouth College in Hanover, New Hampshire.

Ziel der Arbeiten war der Abbau von Xylanen, einem Hauptbestandteil von Holz, Stroh oder Blättern. Sie bestehen aus einer Mischung zuckerartiger Einzelbausteine und tragen zur Festigkeit des Holzes bei, ähnlich wie die sehr stabile Zellulose. Die Substanzen gehören zu den häufigsten Biomolekülen überhaupt, wodurch sie eine potenziell große Energiequelle darstellen. Im Stroh bestehen 15 bis 20 Prozent daraus, die Bagasse-Rückstände von Zuckerrohr zu fast einem Drittel und Laubhölzer zu 20 bis 25 Prozent. Der Holzzucker Xylose wiederum bildet einen großen Anteil der Xylane. Das gentechnisch veränderte Bakterium wandelt derzeit 1 Gramm Xylose in 0,46 Gramm Ethanol um.

Ethanolgewinnung durch drei deaktivierte Gene
In den neuen Mikroorganismen der Art Thermoanaerobacterium saccharolyticum sind gleich drei Erbanlagen ausgeschaltet worden. Im Ergebnis werden von den Bakterien Xylane und viele andere zuckerähnliche Moleküle aus der Biomasse zu Ethanol umgebaut und als einziges Produkt in die Nährlösung abgegeben. Unveränderte Bakterien wandeln die Biomasse auch noch in zahlreiche unerwünschte Säuren um. An der Studie beteiligt ist das US-Biotechnikunternehmen Mascoma Corporation; Bevor das neue Bakterium industriell eingesetzt werden kann, muss noch allerdings noch einiges an Arbeit und Geld investiert werden.

Die Forscher möchten neue Versionen ihrer Bakterien auch auf Zellulose loslassen, den Hauptbestandteil von Holz. Diese Substanz wird bereits jetzt zu Ethanol umgewandelt, die Verfahren sind allerdings sehr aufwendig. Stroh zum Beispiel wird mit heißem Dampf vorgekocht, dann werden große Mengen gentechnisch hergestellter Enzyme zugegeben, um die aufgeschlossene Zellulose in vergärbare Zuckermoleküle zu zerlegen. Wer Pflanzen mit Enzymen oder Hitze in ihre chemischen Bausteine zersetzt, bekommt immer eine wilde Mischung aus zahlreichen Zuckern und zuckerähnlichen Molekülen. Um möglichst das ganze Potential dieser Mischung zu erschließen, arbeiten viele Wissenschaftler an verschiedenen Mikroorganismen.

Source: n-tv, 2008-09-15.

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