Reisstroh fällt in großen Mengen als Agrarreststoff an und wird zu großen Teilen verbrannt. Ein Forschungsteam der Cairo University hat nun untersucht, wie sich der Reststoff nach einer Ammoniak-Vorbehandlung mit Mikroorganismen und einem speziellen Katalysator besser für die Bioethanol-Produktion erschließen lässt. Veröffentlicht wurde die Arbeit im Fachjournal World Journal of Microbiology and Biotechnology.

Katalysator hilft beim Aufschluss des Strohs

Reisstroh ist als Rohstoff für Bioethanol interessant, weil es viel Cellulose enthält. Diese steckt jedoch in einer schwer zugänglichen Pflanzenstruktur fest. Genau hier setzt die Studie an. Zum Einsatz kommt ein Calciumoxid-Silber-Nanokatalysator. Er soll helfen, die Fasern während der Ammoniak-Vorbehandlung des Strohs besser aufzuschließen. Das ermöglicht Hefepilzen im nächsten Schritt eine bessere Umsetzung der Biomasse zu einfachen Zucker zu erlauben, die wiederum die Basis für eine spätere Vergärung zu Ethanol sind. Nach der Ammoniak-Behandlung mit dem Katalysator wurde in der Biomasse ein deutlich erhöhter Celluloseanteil gemessen, was auf einen besser zugänglichen Rohstoff hindeutet. Im nächsten Schritt stieg Freisetzung von reduzierten Zuckern durch die Hefe Saccharomyces cerevisiae deutlich an. Der Zuckergehalt im Medium stieg von 1,12 auf 3,68 mg/L gegenüber einer Kultur mit Reisstroh, das einer herkömmlichen Vorbehandlung unterzogen wurde. Ein zweiter Versuchsansatz mit dem Pilz Aspergillus terreus lieferte ein entgegengesetztes Ergebnis. Hier fiel der freigesetzte Zucker im Medum von 5,32 auf 3,83 mg/L.

Die Studie macht damit deutlich, dass der Katalysator den Aufschluss des Reisstrohs beeinflusst, aber nicht in jeder Prozessvariante gleich wirkt.

Mehr Zucker führt nicht automatisch zu mehr Bioethanol

Untersucht wurde in der Studie nicht nur, ob sich mit dem Katalysator mehr Zucker aus Reisstroh gewinnen lässt, sondern auch, wie sich das auf die anschließende Vergärung mit Hefe, Pilz oder beiden zusammen auswirkt. Dabei zeigte sich ein Zielkonflikt. Die Hefe allein lieferte ohne Katalysator den höchsten Ethanolwert von etwa einem Prozent. Mit Katalysator sank der Wert fast auf die Hälfte. Die Forschenden führen das darauf zurück, dass Silber-Nanopartikel den Hefestoffwechsel hemmen können. Dazu passt, dass mit Katalysator mehr Acetaldehyd gemessen wurde, also ein Zwischenprodukt auf dem Weg zu Ethanol. Der Ansatz ist damit gerade deshalb interessant, weil er kein einfaches Erfolgsnarrativ liefert. Der Katalysator kann den Rohstoff besser aufschließen, gleichzeitig aber die Fermentation bremsen. Für die Praxis bedeutet das, dass Aufschluss und Vergärung besser aufeinander abgestimmt werden müssen.

ag