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Quelle: Redaktion Bioökonomie.de / KI-generiert
Lignin aus Holz und anderen Pflanzenresten ist einer der größten ungenutzten Kohlenstoffströme der Bioökonomie. Zwar fällt der robuste Pflanzenstoff in Bioraffinerien und der Papierindustrie in großen Mengen an, stofflich genutzt wird er aber noch selten, weil sein unregelmäßiger Aufbau kontrollierte Umwandlungen erschwert. Ein Team am Joint BioEnergy Institute (JBEI) in Kalifornien beschreibt nun einen anderen Weg. Statt Lignin vor allem in viele unterschiedliche Moleküle zu zerlegen, wandeln die Forschenden es in kleine organische Säuren um, die Mikroorganismen als Kohlenstoffquelle nutzen können.
Besserer Ausgangsstoff für Fermentationen
Viele Verfahren zur Lignin-Aufwertung zielen darauf, Bindungen zwischen den Bausteinen des Polymers zu knacken. Das führt oft zu komplexen Gemischen in niedriger Konzentration, die sich nur mit hohem Aufwand trennen lassen und biologische Prozesse teils sogar hemmen. Biokompatibel heißt in diesem Fall, dass die entstehenden Stoffe von Mikroben besser vertragen und verstoffwechselt werden können. Das Team um Hemant Choudhary verfolgte deshalb eine andere Strategie. Mithilfe eines speziellen Metalloxid-Katalysators oxidiert es nicht vor allem die Verknüpfungen zwischen den Ligninbausteinen, sondern greift das Kohlenstoffgerüst an. Laut Studie entsteht so ein Strom kleiner organischer Säuren, der sich als standardisierte Ausgangsbasis für nachgeschaltete Fermentationen eignet.
Lignin früher im Prozess einplanen
Für Bioraffinerien ist das mehr als eine neue Reaktion. Der Ansatz passt in die die sogenannte Lignin-first-Logik. Lignin soll dabei nicht erst als Rest am Ende der Zuckergewinnung behandelt werden, sondern früh als eigener Rohstoffpfad in Verarbeitungsprozesse einfließen. Lignin gilt als wichtigste nachwachsende Quelle aromatischer Bausteine, seine stoffliche Nutzung bleibt aber bisher deutlich hinter dem Potenzial zurück. Für die Praxis wäre deshalb viel gewonnen, wenn sich aus sehr unterschiedlichen Ligninströmen verlässlich mikrobiell nutzbare Zwischenprodukte erzeugen lassen. Bis zu einem fertigen Industrieprozess ist es noch ein langer Weg. Die Studie zeigt aber, wie Bioraffinerien künftig mehr Kohlenstoff aus pflanzlicher Biomasse stofflich nutzen könnten anstatt große Teile der Verbrennung zuzuführen.
ag
