Sprit aus Stroh: Mit Superhefe Treibstoff brauen

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Man nehme Pflanzenabfälle, Salzsäure und Hefe, lasse das Ganze gären und bekommt Butanol, einen Alkohol, mit dem man sein Auto betanken kann. Für 20 Cent pro Liter! Spinnerei? Mitnichten. Ein Frankfurter Mikrobiologe will Biosprit mit Hefe brauen - wie Bier.

Eckhard Boles mag gerne harten Alkohol. Allerdings nicht im Blut sondern im Tank: Sein Auto fährt mit 85 Prozent Alkohol und 15 Prozent Benzin. "Mein Auto hat damit keine Probleme", sagt Boles stolz. Und wenn es nach ihm ginge, würde er nur noch mit Alkohol fahren. Allerdings nicht mit Ethanol - dem gewöhnlichen, den man trinken kann - sondern mit Butanol, einem Alkohol mit mehr Kohlenstoffatomen.

Stroh: Jede Menge Energie in der Zellulose
DPA

Stroh: Jede Menge Energie in der Zellulose

Boles will Butanol ganz einfach brauen - so wie Bier. Dafür forscht er an Hefekulturen und verändert sie so, dass sie das schaffen. Der Professor am Institut für Molekulare Biowissenschaften an der Universität Frankfurt sieht eigentlich eher so aus, als würde er nur Fahrrad fahren. Aber dennoch arbeitet der Mikrobiologe an einer möglichen Revolution des motorisierten Transportwesens.

In Brasilien fahren die meisten Autos bereits mit Alkohol im Tank, seit vielen Jahren schon ist der Bioethanol aus Zuckerrohr der Exportschlager des südamerikanischen Landes. Nur einen Makel hat dieser Biosprit - Kritiker bemängeln, dass er zu einem ethischen Dilemma führe zwischen dem Anbau von Nahrungsmitteln und dem Anbau zum Zwecke der Treibstoffherstellung.

Boles will dieses Problem umgehen - er will Biosprit aus Pflanzenabfällen machen, die beim Nahrungsmittelanbau sowieso anfallen. In schnödem Stroh steckt noch jede Menge Sonnenenergie - und bisher wird es vorwiegend nur in Ställen verwendet. Von der Pflanze nutzen wir nur die Stärke - die letztlich ein Molekül aus vielen Zuckerbausteinen ist. Aber auch die Zellulose, der Stützstoff der Zellwände, ist aus Zucker konstruiert, den man vergären könnte. Dafür muss man Zellulose nur in ihre Bausteine zerhacken. Denn Hefe braucht Zucker. Etwas anderes kann sie nicht verarbeiten.

Am bequemsten wäre es, diese Arbeit von der Hefe gleich mit erledigen zu lassen. "Daran wird auch gearbeitet", sagt Boles. Aber das ist noch Zukunftsmusik - denn dafür fehlt ihr die geeignete Enzym-Ausstattung. Also muss man Hefe gentechnisch aufrüsten. So lange will Boles aber nicht warten, denn es gibt andere Wege, Zellulose kleinzukriegen: Entweder direkt mit Enzymen aus anderen Einzellern. Oder mit dem Chemie-Hackebeil.

Hefe musste zum Zucker-Allesfresser umgerüstet werden

Letztere Methode ist altbewährt und laut Boles derzeit noch effizienter als die Enzymvariante, kostet aber Energie: Man packt das Stroh in einen Behälter, gibt Salz- oder Schwefelsäure hinzu und erhitzt das Ganze so lange bis ein übelriechendes, dunkles, dickflüssiges Gebräu entsteht, das ironischerweise sehr an Erdöl erinnert. Auf dieses sogenannte Hydrolysat, kann man dann die Hefe kippen.

Aber der Teufel steckt mal wieder im Detail. Denn es gibt mehrere chemische Varianten von Zellulose aus verschiedenen Zuckerbausteinen. Somit ist das Hydrolysat ein wildes Gemisch aus unterschiedlichen Zuckern - und nicht jeder schmeckt der Hefe gleich gut. Außerdem sind in dem Pflanzencocktail noch Stoffe enthalten, die die Vergärung bremsen, Inhibitoren nennt Boles sie. Zum Beispiel Lignin - ein Stoff, der die Zellwände verholzt und stabiler macht. "Wenn man einen effizienten Alkoholgärungsprozess haben will, müssen die Inhibitoren vorher raus oder man muss resistente Hefen züchten", sagt Boles. Wobei: Lignin kann man noch nutzen. Man kann es verbrennen und die daraus gewonnene Wärme für das chemische Knacken der Zellulose nutzen.

Bleibt das Zuckerproblem. Deshalb musste Boles die Hefe zunächst zum Zucker-Allesfresser umfunktionieren. Das hat er geschafft, indem er Gene aus Bakterien einschleuste, die das können. Aber die Umwandlung der "fremden" Zucker war nicht besonders effizient, wie Boles erzählt.

Der Grund: Die Hefe konnte die Bakterien-Gene einfach nicht gut verstehen. Also übersetzte Boles die Gene und baute sie künstlich nach. Mit durchschlagendem Erfolg - die künstlichen Gene konnten die Effizienz der Zuckerverwertung dramatisch steigern.

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