Genmodifizierte Hefe

Biokraftstoff-Produktion effizienter als je zuvor

Conny Zschage

Mais, Weizen und Zuckerrüben werden am häufigsten zur Produktion von Bioethanol benutzt. Doch bei der Ernte bleiben oftmals viele pflanzliche Abfälle, z.B. Blätter und Stängel, auf den Feldern oder Produktionsanlagen zurück, welche nicht weiterverwertet werden. Durch eine neue Art von genmodifizierter Hefe, können nun auch diese Abfälle nützlich werden.

Cambridge (U.S.A.). Um aus pflanzlichem Zucker Ethanol herzustellen, wird er mit Hefe versetzt. Dieses Bioethanol kann danach als Kraftstoffbeimischung in Benzin verwendet werden. Superbenzin enthält bis zu 5 %, E10 bis zu 10 %. Hinzu kommt der sogenannte Ethanol-Kraftstoff, welcher aus 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht.

Um die Nachfrage nach der Kraftstoffbeimischung zu decken, werden in Deutschland auf etwa 250.000 Hektar Pflanzen für die Herstellung von Ethanol angebaut. In den USA, wo Bioethanol hauptsächlich aus Mais produziert wird, sind es über 10 Millionen Hektar Nutzfläche, die ausschließlich für diesen Zweck genutzt werden.

Maisfelder statt Wildwiesen

Um Platz für die Produktion von Bioethanol zu schaffen, welches eigentlich umweltfreundlich sein soll, werden jedes Jahr mehrere Millionen Hektar Natur weltweit in Acker umgewandelt. Dort wachsen dann Raps, Mais und Weizen, ohne jegliche Biodiversität. Und wenn die Pflanzen irgendwann ausgewachsen sind und geerntet werden, bleiben meist tausende Tonnen an pflanzlichen Abfällen auf den Feldern liegen. Denn Stängel und Blätter können nicht effektiv zu Bioethanol weiterverarbeitet werden.

Genmodifizierte Hefebakterien

Die Stängel und Blätter von Pflanzen enthalten zwar ebenfalls Zucker, der theoretisch von Hefe zu Ethanol destilliert werden kann. Doch dieser Zucker ist in der Zellwand eingeschlossen und kann nur durch Säuren gelöst werden. Diese Säuren enthalten aber Aldehyde, die die Hefe schädigen. Allerdings besitzt Hefe ein Gen namens GRE20, welches theoretisch in der Lage ist Aldehyde zu zersetzen, wodurch sie unschädlich werden. Eine Forschergruppe des Massachusetts-Institutes für Technologie generierte etwa 20.000 zufällige Hefe-Varianten, alle mit einem anderen genetisch modifiziertem GRE20 Gen.

Nach mehreren Tests in einer toxischen Aldehyd-Lösung fanden Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) Hefe-Variante, die besonders resistent war. Sie ist zudem in der Lage andere holzartige Materialien, wie Stroh und Hirse zu Ethanol zu verarbeiten. Dabei ist sie fast so effizient wie in der Bioethanol-Herstellung aus Maiskolben.

Produktion weltweit kann vervielfacht werden

Diese modifizierte Hefevariante könnte also in Zukunft weltweit zur Produktion von Bioethanol verwendet werden und den Ertrag aus einem Hektar Mais oder Weizen vervielfachen. Auch andere pflanzliche Abfälle könnten zu Ethanol weiterverarbeitet werden, da Pflanzen vom Aufbau sehr ähnlich sind. „Die neue Hefevariante löst eines der Hauptprobleme bei der Weiterverarbeitung von Maisstroh“, schreibt Felix Lam, einer der Leiter der Studie, welche im Fachjournal ScienceAdvances veröffentlicht wurde. „Aber es gibt noch viele potenzielle Verbesserungen damit die neue Technologie profitabel wird.“ Lams Vision ist, dass Biokraftstoffe fossile Brennstoffe eines Tages vollständig ersetzen werden.

ScienceAdvances, doi: 10.1126/sciadv.abf7613

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