Wissenschaft
Chemikalien aus der Einzeller-WG

Ein Wissenschaftler aus Hamburg legt sich mit dem Chemie-Riesen Dupont an. Es geht um eine der wertvollsten Massenchemikalien der Welt - und um den Kampf zwischen Gentechnik und Natur. Über die Hintergründe eines wissenschaftlichen Thrillers.
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DÜSSELDORF. Es ist ein ungleicher Wettstreit: An-Ping Zeng und sein Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik der Technischen Universität Hamburg gegen den amerikanischen Chemie-Riesen Dupont.

Dessen Verfahren zur Herstellung der Massenchemikalie 1,3-Propandiol wird allerorten als Meilenstein der modernen Biotechnologie genannt. Insgesamt 36 Gene eines Kolibakteriums hat Dupont verändert, damit es diesen Stoff liefert. Bis zu 45 000 Kubikmeter der kostbaren Flüssigkeit werden seit 2007 alljährlich aus der Fabrik in Loudon, Tennessee, abtransportiert und später zu Kunststoffen, etwa für Badeanzüge oder Airbag-Abdeckungen, verarbeitet.

Den Wissenschaftler Zeng jedoch schüchtert die Größe seines Kontrahenten nicht ein. Was die US-Kollegen mit ihrem hochgerüsteten Kolibakterium bewerkstelligen, möchte er mit einem natürlichen Bakteriengemisch aus Klärschlamm billiger und besser schaffen. In seinem Labor tropft klares Propandiol aus einer gläsernen Destillationskolonne. In einem wuchtigen Stahlbehälter schwimmt ein Konsortium aus verschiedenen Mikroben.

"Wirklich neu ist, dass wir eine Gemeinschaft von Mikroben einsetzen", sagt Zeng. Bislang verwenden Biotechnologen fast immer Monokulturen. Beispielsweise produzieren Kolibakterien Enzyme für Waschmittel oder Zusätze für Tierfutter. Meist scheiden die Mikroben aber auch unerwünschte Nebenprodukte aus. Diese zu vermeiden oder in nützliche Stoffe umzuwandeln ist eine der Aufgaben der Biotechnologie.

In Zengs Bakterienbrühe schwimmen unter anderem Clostridien, die auf natürliche Weise Propandiol bilden. Sie produzieren aber auch giftige Säuren als Stoffwechselnebenprodukte, die auf Dauer das Wachstum der Mikroben stoppen würden. Während die Dupont-Forscher solche unerwünschten Stoffwechselwege gentechnisch blockierten, lässt Zeng die Säuren einfach von methanbildenden Bakterien vertilgen. Sie verwandeln die Gifte in Biogas, das aus dem Stahlbottich aufsteigt und zur Energiegewinnung verwendet werden kann.

"Wenn die Amerikaner etwas machen, tun sie es mit viel Aufwand und unglaublich viel Geld", meint Zeng. "Unser Verfahren wird billiger sein. Die Investitionen für die Pilotanlage sind geringer. Wir müssen nicht steril arbeiten, da wir keine Reinkultur verwenden. Die Sicherheitsmaßnahmen sind geringer, weil wir mit natürlichen Mikroorganismen, nicht mit gentechnisch veränderten arbeiten."

Der Chemieingenieur Arnold Frances vom California Institute of Technology in Pasadena bezeichnet die mikrobiellen Konsortien in der Zeitschrift "Trends in Biotechnology" daher als "wichtiges neues Gebiet". Mikrobengemische könnten mehrstufige Aufbau- oder Abbauvorgänge übernehmen, die für Monokulturen zu schwierig wären. Mikrobielle Konsortien seien zugleich äußerst robust, so Frances.

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