Chemie

Nitrogenasen sind die einzigen natürlichen Enzyme, die in der Lage sind, den in der Luft enthaltenen elementaren, molekularen Stickstoff (N₂) so umzuwandeln, dass der lebenswichtige Nährstoff für Lebewesen auch biologisch verfügbar ist – und zwar in Form von Ammoniak (NH₃). Darüber hinaus können diese Enzyme auch das Klimagas Kohlendioxid (CO₂) direkt in Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Ameisensäure umsetzen, wie Forschende vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie kürzlich herausfanden.

Ob im Haushalt, beim Sport oder im Auto: Gegenstände aus Faserverbundwerkstoffen sind allgegenwärtig. Durch das Zusammenfügen mehrerer Komponenten wie etwa einer Kunststoffmatrix mit Fasern entstehen Werkstoffe, die vielfältigsten Ansprüchen gerecht werden. Zur Herstellung komplexer und leichter Formteile werden bisher häufig glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) eingesetzt. Bei der Herstellung der Glasfaser werden jedoch große Mengen des Klimagases Kohlendioxid freigesetzt. Auch das Recycling und die Entsorgung von sogenannten GFK-Werkstoffen sind problematisch.

Mikroalgen enthalten nicht nur kostbare Wertstoffe. Sie sind auch begehrte und vor allem effiziente Biofabriken, um biogene Rohstoffe für Farb- und Kunststoffe oder Biosprit herzustellen. Sie benötigen lediglich Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser, um schnell große Mengen an Biomasse zu produzieren. Außerdem wird bei der Kultivierung von Mikroalgen Kohlendioxid gebunden. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Heidelberg hat nun das Einsatzspektrum mikroalgenbasierter Produkte erweitert.

Viele Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen leben in Symbiose mit anderen Individuen oder Organismen, um zu überleben. Solche Lebensgemeinschaften sind für beide Seiten vorteilhaft, weil sie sich gegenseitig mit Nährstoffen versorgen. Auch Flechten, die an extremen Standorten wie der Antarktis oder Atacama-Wüste siedeln, überleben nur durch die Symbiose von Pilz und Algen oder Cyanobakterien. Diese Allianzen machen Flechten zu Mini-Ökosystemen, weil sie zahlreichen Organismen einen Lebensraum bieten.

Ob in der Ernährungs- und Landwirtschaft, in der Medizin, der Chemie-, Kosmetik- oder Pharmaindustrie: Die Biotechnologie bietet für viele Branchen ein enormes Innovationspotenzial. Zugleich eröffnet insbesondere die industrielle Biotechnologie Wege für ein nachhaltiges und ressourcenschonendes Wirtschaften und ist damit eine tragende Säule der Bioökonomie. Doch wie sieht es in der Praxis aus? Fachleuten zufolge hinkt Deutschland im internationalen Vergleich bei der industriellen Anwendung biotechnologischer Verfahren hinterher.