Bakterien als Treibstoffproduzent

Die Herstellung von Biotreibstoff ist in Zeiten des Klimawandels beliebt, hat jedoch auch seine Nachteile. Mit der Entwicklung eines Bakteriums, das rohe Pflanzenmasse in klimaschonenden Biodiesel umwandelt, haben Wissenschaftler nun ganz neue Möglichkeiten eröffnet.

Bisher limitiert sich die Herstellung von Biotreibstoff vor allem auf die Produktion von Ethanol aus Mais und Zuckerrohr. Für deren Anbau werden große Ackerflächen benötigt, die für die weltweite Nahrungsversorgung nicht mehr zur Verfügung stehen. Nun haben Wissenschaftler der University of California, Berkeley gemeinsam mit dem Biotechnik-Unternehmen LS9 aus South San Francisco in Kalifornien möglicherweise eine Lösung gefunden. Escherichia-Coli-Bakterien wurden gentechnisch so verändert, dass sie aus Biomasse eine Vielzahl hochwertiger Chemikalien, darunter auch Biotreibstoff, auf direktem Wege herstellen können.

Biomasse lässt sich aus landwirtschaftlichen Abfällen oder auch aus dem für den Grünschnitt besonders gut geeigneten Switchgras (Rutenhirse) gewinnen. Mithilfe der Argonne National Laboratory in Illinois hat LS9 Berechnungen durchgeführt, die zeigen, dass bereits aus Zuckerrohr produzierter Biodiesel gegenüber herkömmlichem Diesel 85 Prozent der Treibhausgase reduzieren würde. Der Wechsel von Zuckerrohr zu Biomasse als Energierohstoff würde laut LS9 den Ausstoß der Treibhausgase noch deutlich weiter reduzieren.

Normalerweise können Bakterien nur einen Teil der Biomasse direkt umbauen. Weitere, teilweise aufwändige Verarbeitungsschritte oder andere Mikroorganismen, welche andere Lebensmilieus, als die der Coli-Bakterien benötigen, sind somit nötig. In dem aktuellen Forschungsprojekt wurde ein gentechnisch verändertes Bakterium entwickelt, das jedes einzelne Enzym enthält, um Biomasse ohne weitere technische Verarbeitung in Treibstoff umzubauen. Zunächst wird die in der Biomasse enthaltene Cellulose mithilfe des Enzyms Hemizellulase in Zucker abgebaut. In einem weiteren Schritt baut das Bakterium Zucker zu der entsprechenden Chemikalie, z. B. Biotreibstoff um. Das Endprodukt wird von den Bakterien ausgeschieden und kann leicht aus dem Fermentationsbehälter entnommen werden. 

Obwohl mit dieser neuartigen Methode verschiedene Arten von Treibstoffen nachgeahmt werden könnten, konzentriert sich das Unternehmen LS9 vorwiegend auf die Dieselproduktion. Die spezifischen Eigenschaften von Diesel sind leichter nachzuahmen und der Treibstoff ist ohnehin auf Wachstumskurs von zwei bis vier Prozent pro Jahr. Das Wachstum von Benzin stagniert dagegen.

Die Vorteile dieser Methode liegen auf der Hand: Die weltweiten Nahrungsmittelpreise werden nicht weiter in die Höhe getrieben, Hunger und Abholzung vermieden. Zudem ist der Prozess erheblich klimafreundlicher und produziert Treibstoffe mit hoher Energiedichte, so die Wissenschaftler. Und letztlich wird die Methode äußerst kostengünstig sein.

Bisher waren die Versuche in einer kleinen Versuchsanlage durchgeführt worden. Im nächsten Schritt soll nun eine große Anlage gebaut werden, mit der bis zu 75.000 Liter Biotreibstoff produziert werden können. Dann wird sich zeigen, wie praxistauglich die Methode ist, um sie eines Tages kommerziell anzuwenden.