Nachhaltige Bioproduktion von Chemikalien

Chemische Stoffe aus Industrieabfall? Dass dies möglich ist, zeigt eine innovative Technologie von Forschenden der Charité-Universitätsmedizin Berlin sowie drei Max-Planck-Instituten, die eine nachhaltige Bioproduktion von chemischen Grundstoffen ermöglicht.

Alternative Kohlenstoffquellen anstatt Zucker

In Anbetracht der Klimakrise ist die chemische Industrie gefordert, sich von fossilen Kohlenstoffquellen unabhängig zu machen. Unter Zuhilfenahme der Biotechnologie besteht bereits heute die Möglichkeit, einen Großteil der chemischen Produktion durch Fermentation mit Mikroorganismen zu ersetzen. Allerdings ist für die Umsetzung dieser Technologie die Verwendung von Zucker erforderlich, was zu einem ethischen Dilemma führt, da hierfür Ackerfläche benötigt wird.

In diesem Zusammenhang wurde untersucht, inwiefern sich Mikroorganismen dazu bringen lassen, ihren Stoffwechsel zu ändern und alternative Kohlenstoffquellen, wie beispielsweise aus industriellen Abfällen, für die fermentative Bioproduktion zu nutzen. Zu diesem Zweck wurde der Metabolismus von Escherichia coli zur sogenannten "Respiro-Fermentation" umgestaltet. Dieser innovative Ansatz umfasst die vorherige Berechnung der erforderlichen genetischen Veränderungen mit Hilfe eines Computermodells sowie die anschließende Umsetzung und Evaluierung im Labor.

Überzeugen mit hoher Effizienz

Die neu entwickelten Bakterienstämme sind in der Lage, den industriellen Abfallstoff Glycerol in Stoffe umzusetzen, die für die Produktion von Bioplastik und Biokraftstoffen verwendet werden können. Dabei konnten ähnliche Effizienzgrade demonstriert werden, wie sie sonst nur durch die Fermentation von Zuckern erreicht werden.

Die Studie zeigt, dass es möglich ist, Mikroorganismen für spezifische Anforderungen zu optimieren und nachhaltige Bioprozesse zu entwickeln, die sich durch eine hohe Effizienz auszeichnen und somit eine echte Alternative zu herkömmlichen, erdölbasierten Methoden darstellen.

Quelle:

https://www.charite.de/forschung/paper_spotlight/2024/neue_erkenntnisse_zur_nachhaltigen_bioproduktion_von_chemikalien/

https://www.chemistryworld.com/news/hybrid-metabolism-allows-bacterium-to-get-most-out-of-fermentation-and-respiration/4019989.article