12 März 2018

Kälteaffine Bakterien könnten der Schlüssel für umweltfreundliche und energieschonende Waschmittel sein

Neue Studie will Tauglichkeit speziell von Mikroorganismen aus kalten Lebensräumen für Anwendungen im Bereich der Biotechnologie prüfen

Aufgrund der ansteigenden weltweiten Nachfrage nach nachhaltigen und energieschonenden Produkten und Prozessen sind in den vergangenen Jahren Biotenside in den Fokus der Aufmerksamkeit gerückt. Im Rahmen einer neuen Studie, die auf Mikroorganismen in kalten Lebensräumen fokussiert ist, wird ihre Tauglichkeit für Anwendungen im Bereich der Biotechnologie geprüft.

Bei den durch Mikroorganismen produzierten Biotensiden handelt es sich um oberflächenaktive Moleküle, die aus hydrophilen (wasseraffine) und hydrophoben (wasserabweisenden) Bestandteilen bestehen. Diese Komponenten reduzieren die Oberflächen- und Grenzflächenspannung zwischen wässrigen Lösungen und Kohlenwasserstoffgemischen. Dank ihres relativ ungiftigen und biologisch abbaubaren Charakters sowie ihrer einfachen Erzeugung aus erneuerbaren Materialien, gelten Biotenside als mögliche umweltfreundliche Alternative zu chemischen Tensiden für mehrere Handelsprodukte wie z.B. Wasch- und Reinigungsmittel, Körperpflegemittel, Kosmetika, Arzneimittel und Lebensmittelzusatzstoffe.

Wissenschaftler, welche die Biodiversität mikrobieller Biotenside erforschten, die in Niedertemperaturumgebungen produziert wurden, untersuchten mithilfe des EU-finanzierten BioFrost-Projekts das Handelspotential dieser umweltfreundlichen Biomoleküle.

In seinem Beitrag in der Fachzeitschrift „Trends in Biotechnology“, schlug das Forschungsteam des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ und der University of Ulster Zukunftsstrategien für die Steigerung der industriellen Wettbewerbsfähigkeit von Biotensiden vor.

Laut Dr. Amedea Perfumo, Mitverfasserin des Berichts, die vom Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ zitiert wird, haben Biotenside ein „enormes Potential“. Sie können unter Verwendung erschwinglicher Abfallprodukte wie z.B. Nebenerzeugnissen von Olivenöl und Speiseölen produziert werden. Aufgrund ihrer Wirkungsfähigkeit in geringeren Konzentrationen erzielen sie auch bei Verwendung in kleineren Mengen eine gleich gute Leistung. Dr. Perfumo hob zudem die besondere Eigenschaft von Biotensiden hervor: ihre Wirkungsfähigkeit bei Gefriertemperatur.

In dem Fachartikel wiesen die Wissenschaftler darauf hin, dass Biodiesel durch die Zugabe von Biotensiden eine umsetzbare Kraftstoffoption sein könnte, da ein weicher Kraftstofffluss bei kälteren Temperaturen möglich ist. Biodiesel ist ein erneuerbarer, umweltfreundlicher Kraftstoff mit einer saubereren Verbrennung als Benzin, der sich aus kostengünstigen Materialien und Abfallmaterialien wie z.B. pflanzlichen Ölen, tierischen Fetten und wiederverwertetem Speiseöl herstellen lässt. Wie in der gleichen Studie deutlich gemacht wurde, könnten diese Biotenside auch die Aktivierung von Waschmitteln bei kälteren Waschtemperaturen ermöglichen. Dies hilft beim Energiesparen.

Die Nachteile der Kaltwäsche vermeiden

Um zu gewährleisten, dass die Kleidung bei niedrigeren Temperaturen sauber wird, könnte nach Angaben der Wissenschaftler die natürliche antimikrobielle, antiadhäsive und Biofilm-abbauende Wirkung vieler Biotenside genutzt werden. Ein Biofilm besteht aus Bakterien, die durch eine schleimartige Matrix von Kohlenhydraten zusammengehalten werden, welche sich an einer Oberfläche anlagert. „Wenn die Biotenside also in Waschmittel-Produktformulierungen integriert würden, hätten diese eine doppelte Wirkung als Waschmittel und Bakterizide“, erklärten die Wissenschaftler. Sie fügten hinzu, dass Biotenside auch zur Bereinigung von Verschmutzungen in kaltem Meerwasser verwendet werden könnten. Laut Dr. Perfumo könnten Wissenschaftler, die keine Möglichkeit dazu hätten, sich persönlich in die Polarregionen zu begeben und Proben zu nehmen, „einfach Organismen aus Kulturensammlungen beziehen. Diese sind für alle erreichbar.“

Die durch extremophile Bakterien – solche Bakterien, die unter extremen Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Druck oder chemischer Konzentration gedeihen – erzeugten kälteaktiven Enzyme werden bereits zu industriellen Zwecken synthetisiert. Laut Dr. Perfumo stehen als nächstes die Biotenside an. Die Wissenschaftler schlussfolgerten, dass es Aspekte der Biotenside in Verbindung mit Grundlagenforschung und experimentellen Ansätzen gibt, „die mit größerem Bemühen angegangen werden müssen“, um deren Nutzung und Anwendung weiter voranzubringen.

Im Rahmen von Projekt BioFrost (Life at its extremes: Biodiversity and activity of microorganisms in deep permafrost), das 2017 endete, wurde das Überleben von Mikroorganismen in der tiefen Biosphäre des Permafrosts der Erde untersucht, wo Minustemperaturen und Sauerstoffmangel herrschen.

Source: CORDIS, Pressemitteilung, 2018-03-05.

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