Details zur Biodieselproduktion durch Bakterien

Forscher des kalifornischen Biotech-Unternehmens LS9 haben kürzlich im Detail erklärt, wie gentechnisch veränderte Escherichia-Coli-Bakterien Biomasse zu Biodiesel umbauen können.

Wie pflanzenforschung.de bereits im Februar („Bakterien als Treibstoffproduzent“) berichtete, hatte LS9 in Zusammenarbeit mit Forschern der University of California, Berkeley einen Weg gefunden, aus roher Pflanzenmasse mithilfe eines genetisch veränderten Bakteriums ohne weitere, kostenaufwändige Zwischenschritte Biodiesel herzustellen. Nun haben die Forscher im Wissenschaftsjournal „Science“ veröffentlicht, welche fremden Gene und Enzyme in Escherichia-Coli-Bakterien (E. Coli) eingebaut wurden und wie die bakterielle Dieselproduktion funktioniert. 

Viele Organismen produzieren natürlicherweise Alkane, die Hauptbestandteile von Benzin, Diesel und Flugbenzin. Den Forschern war bekannt, dass Cyanobakterien natürlicherweise in einem komplizierten Prozess aus Kohlendioxid (CO2) oder Zucker Fettsäuren herstellen können. Die Bakterien bauen die Fettsäuren dann zu einem Aldehyd mit Carbonyl-Gruppe um. Das Enzym Aldehyd-Decarbonylase trennt diese Carbonyl-Gruppe von dem Aldehyd ab und es entstehen Kohlenwasserstoffmoleküle unterschiedlicher Kettenlänge (Alkane), die mit Kohlenwasserstoffmolekülen in fossilem Dieseltreibstoff vergleichbar sind. 

Um die für die Alkanproduktion verantwortlichen Gene herauszufinden, wurden die Genome von 10 Cyanobakterien-Stämmen, die natürlicherweise Alkane produzieren, mit einem Stamm verglichen, der keine Alkane produziert. Auf diese Weise wurden 20 Gene der alkanproduzierenden Stämme identifiziert, die dem Vergleichsstamm fehlten. Im nächsten Schritt wurden unter diesen 20 Genen die für die Alkanproduktion verantwortlichen Gene herausgefiltert und in E.Coli-Bakterien eingebaut. Die so veränderten Bakterien produzierten tatsächlich verschiedene Alkane, was beweißt, dass die richtigen Gene identifiziert wurden.

Die gentechnisch veränderten E. Coli-Bakterien können Biodiesel nun in einem optimierten Prozess herstellen. Beispielsweise ernähren sie sich normalerweise von Fettsäuren. Sie wurden daher so verändert, dass sie sich nicht mehr von Fettsäuren ernähren, die somit einer gesteigerten Biodieselproduktion zur Verfügung stehen.

Zukünftig sind weitere Forschungsarbeiten nötig, um die Prozesse weiter zu verbessern. Noch kann der Preis des Biodiesels nicht mit dem von fossilen Treibstoffen konkurrieren.  Ausschlaggebend für eine preiswerte kommerzielle Produktion wird sein, dass genügend Kohlenstoff in dem Herstellungsprozess verarbeitet werden kann. Auf jeden Fall benötigen alle kommerziellen Anwendungen, die auf die Forschungsergebnisse von LS9 zurückgehen, die Genehmigung des Biotech-Unternehmens, da LS9 ein Patent angemeldet hat.