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Erdöl-Alternative: Bakterien produzieren Kunststoff-Basis

Die Herstellung von Kunststoff braucht Erdöl - noch. Jetzt haben Chemiker Bakterien dazu gebracht, eine wichtige Grundsubstanz zu produzieren. Öl ist dazu nicht notwendig. Alles, was die Mikroben benötigen, ist Zucker.

Bakterien in einer Petrischale (Archivbild): Mikoorganismen als Rohstofflieferanten Zur Großansicht
REUTERS

Bakterien in einer Petrischale (Archivbild): Mikoorganismen als Rohstofflieferanten

Kunstfasern, Folien, Plastikflaschen: Jährlich produziert die Industrie rund 2,4 Millionen Tonnen Kunststoffe auf der Basis von 1,4-Butandiol, besser bekannt als BDO. Die Substanz wird bisher aus Erdöl erzeugt, in der Natur kommt sie nicht vor. Doch Wissenschaftler um Harry Yim vom Unternehmen Genomatica in San Diego (US-Bundesstaat Kalifornien) haben nun Bakterien gentechnisch so verändert, dass sie BDO herstellen. Die Forscher füttern die Mikroorganismen mit Zucker, wie sie in der Fachzeitschrift "Nature Chemical Biology" berichten.

Das Forscherteam hat sich mit einer Computeranalyse Enzyme aus verschiedenen Organismen zusammengesucht, die die gewünschten Reaktionsschritte ausführen können. Die Gene für diese Enzyme kombinierten die Wissenschaftler dann in einem neuen Stamm des Bakteriums Escherichia coli. Dessen Stoffwechsel wurde also gleichsam umgestaltet. Die so entstandenen Organismen produzierten anschließend BDO.

Noch sind die Mikroorganismen allerdings nicht effizient genug: Pro Liter Bakterienkultur gewannen die Forscher knapp 20 Gramm Butandiol. Um den Produktionsweg marktreif zu machen, müsste es eine drei- bis fünfmal so große Menge sein, räumen die Wissenschaftler ein. Sie arbeiten jetzt daran, die Stoffwechselwege des Bakteriums weiter zu optimieren, indem sie etwa dafür sorgen, dass die Organismen weniger unerwünschte Nebenprodukte bilden.

Wie die Forscher selbst schreiben, sind sie nicht die ersten, die Mikroorganismen so verändert haben, dass sie eine von der Industrie benötigte Substanz produzieren. So hätten andere Firmen Eschericha-coli-Bakterien erzeugt, welche die Chemikalie 1,3-Propandiol erzeugen - sie werden bereits industriell eingesetzt.

Chemiker versuchen zudem mit diversen Methoden, Kunststoffe zu etablieren, die ohne Erdöl als Rohstoff auskommen. Einige Produkte, die auf Pflanzenfasern basieren, sind bereits auf dem Markt. Der Marktanteil der Biokunststoffe ist jedoch noch gering, er liegt laut dem Branchenverband "European Bioplastics" unter einem Prozent.

wbr/dpa

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1. Interessant
akolyth2 23.05.2011
Zitat von sysopDie Herstellung von Kunststoff braucht Erdöl - noch. Jetzt haben Chemiker Bakterien*dazu gebracht, eine wichtige Grundsubstanz*zu produzieren. Öl ist dazu nicht notwendig. Alles, was die Mikroben benötigen, ist Zucker. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,764236,00.html
Auch wenn diese Technologie höchst interessant ist, so bleibt doch die Frage offen, woher der benötigte Zucker komen soll. Diese Frage darf nicht unbeachtet bleiben, da doch allein in DEU pro Jahr mehrere hunderttausend Tonnen Kunststoff hergestellt werde. Der demnach erforderliche Anbau von vielleicht einer Million Tonnen Zukerrüben sowie die anschließende Raffinade des Zuckers selbst müssen in die Bilanz einbezogen werden. Daher sehe ich zur Zeit durchaus einen deutlichen ökologischen Vorsprung von Öl. Dennoch ist die im Artikel beschriebene technologie ein interessanter Startpunkt für weitergehende Forschung.
2. ...
Berliner-030 23.05.2011
Was passiert eigentlich wenn solche Bakterien aus dem Labor "entkommen" und dann Lebewesen (Tiere, Menschen) befallen? Garnicht auszudenken ...
3. Lorem ipsum
j.h_biotech 23.05.2011
Weltweit wird momentan mit Hochdruck an Bakterien geforscht, die die Menschheit vom Erdöl unabhängiger machen sollen. In diesem Artikel ist exemplarisch ein guter Ansatz genannt. Doch meiner Meinung nach greift das Denken der Forscher an dieser Stelle zu kurz. Denn das Produkt 1,4-Butandiol wird aus "Zucker" hergestellt. Vermutlich handelt es sich hier aber nicht um Haushaltszucker sondern um Glucose. Und die ist recht teuer. Wenn der Produktionsstamm gentechnisch nun weiter optimiert wird, so steigt auch die Abhängigkeit vom Substrat Glucose. Und diese ist äußerst teuer. Zumal der maximal erreichbare Ertrag bei lediglich 0.5 g 1,4-Butandiol pro 1 g Glucose liegt. Besser, weil deutlich nachhaltiger, ist Produktion von Chemikalien aus Abfallprodukten der Industrie sowie Holzabfällen der Forstwirtschaft. Auch dazu wird bereits geforscht und die Ergebnisse liegen bei deutlich wirtschftlicheren Werten als die im Artikel genannten "mickrigen" 20 g/l.
4. Ist dies alles ungefährlich?
catto59 23.05.2011
Es stellt sich die Frage, ob diese veränderten Bakterien dem Menschen gefährlich werden können. Escherichia coli (EHEC, EPEC, ETEC, EIEC, EAEC, DAEC siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli) ist ein Darmbakterium und kann Infektionen hervorrufen. Was, wenn ein Mensch mit dem veränderten Bakterium infiziert wird? Siehe auch SPON-Artikel vom 23.5.2011: "EHEC-Erreger - Zahl lebensgefährlicher Darminfekte im Norden steigt stark" http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/0,1518,764184,00.html
5. grossindustrielle Zuckerproduktion ist wiederum von Erdöl-Energie abhängig
kalumeth 23.05.2011
Zitat von sysopDie Herstellung von Kunststoff braucht Erdöl - noch. Jetzt haben Chemiker Bakterien*dazu gebracht, eine wichtige Grundsubstanz*zu produzieren. Öl ist dazu nicht notwendig. Alles, was die Mikroben benötigen, ist Zucker. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,764236,00.html
Da der agro-industrielle Zuckerrübenanbau jedoch Unmengen an Traktorendiesel und Kunstdünger verbraucht ...und dann die Zuckerrübendestillation noch einmal, ist es wie so oft ein biochemisches "Perpetuum-Mobilee", was dem wissenschaftshungrigen Leser hier vorgegaukelt wird.
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