Bernsteinsäure wird – wie viele Chemikalien – noch immer in den meisten Fällen aus Erdöl produziert. Es existiert zwar eine biobasierte Alternative: Stärke und Zucker können von den richtigen Mikroorganismen ebenfalls zu Bernsteinsäure fermentiert werden. Doch diese Rohstoffe konkurrieren nicht nur mit der Lebensmittelherstellung. Der Prozess muss sich auch ökonomisch durchsetzen können. Forschungsgruppen der Jacobs University Bremen und der TU Delft haben nun einen anderen biobasierten Ansatz vorgestellt, der einige Vorzüge bietet.

Höhere Ausbeute mit Glycerin statt Zucker

Als Rohstoff verwendet das Team um Elke Nevoigt von der Jacobs University Glycerol, ein Nebenprodukt der Biodieselherstellung. Die Wahl fiel vor allem deshalb auf Glycerol, weil es eine besonders hohe Energiedichte besitzt. „Verglichen mit Zuckern erhält man pro eingesetztem Kohlenstoff so eine höhere Ausbeute an Bernsteinsäure“, erklärt Nevoigt.

Kohlendioxid als weiterer Rohstoff genutzt

Doch Glycerol ist nicht der einzige Rohstoff. Der Prozess ermöglicht es, auch das Treibhausgas Kohlendioxid zu verarbeiten: „Glycerol besteht aus drei Kohlenstoffatomen, CO₂ aus einem. In der Summe kommen wir also auf vier – wie in der Bernsteinsäure, die wir produzieren wollen“, erläutert die Biotechnologin das Verfahren. Somit entsteht im Vergleich zu dem Zucker-basierten Prozess mehr Bernsteinsäure und gleichzeitig wird das Klima stärker entlastet.

Kostengünstiger Prozess dank Bäckerhefen

Ein dritter Vorteil liegt in den eingesetzten Mikroorganismen. Nevoigt nutzt die Bäckerhefe, die im Vergleich zu Bakterien besser mit niedrigen pH-Werten zurechtkommt. Das ermöglicht einen stabileren und kostengünstigeren Produktionsprozess. Gentechnische Optimierungen der Hefe sollen nun die Wirtschaftlichkeit noch weiter steigern: „Die Verbesserung der Energiebilanz der Zelle würde es erlauben, mehr Kohlenstoff in das Zielprodukt Bernsteinsäure einzubauen“, schildert Nevoigt die Zielsetzung. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert diese Weiterentwicklung nun über drei Jahre. Profitieren könnten davon einige Branchen, denn Bernsteinsäure wird als Geschmacksverstärker genutzt sowie zur Herstellung von Farbstoffen, pharmazeutischen Produkten und Biopolyestern.

bl