Chemie

Peptide maßzuschneidern ist ein erklärtes Ziel vieler Forscher. Dabei eifern Wissenschaftler der Natur nach, in der Mikroorganismen die winzigen Eiweißmoleküle wie am Fließband zusammenbauen können. Eine wichtige Etappe bei der Peptidsynthese hatten Forscher der Frankfurter Goethe-Universität bereits im vergangenen Jahr gemeistert.

Landpflanzen erzeugen aus Kohlendioxid und Sonnenenergie Biomasse, in der sich wertvolle Bausteine für die Bioökonomie befinden. Leicht übersehen wird dabei, dass auch Algen enorme Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernen – etwa so viel wie die gesamte Landvegetation. Die Algen produzieren auf diesem Weg vor allem Mehrfachzucker, deren Abbauprodukte wichtige Nahrungsquellen für zahlreiche marine Organismen sind. Einen dieser Abbauprozesse hat ein internationales Forscherteam unter deutscher Leitung nun aufgeklärt.

Weltweit produzieren geschätzt 100.000 Tierarten Giftstoffe. Manche dienen dem Schutz vor Fressfeinden, andere der Jagd auf Beute. Vielen Giften ist gemein, dass sie in geringer Dosierung das Gegenteil sein können: Wichtige Blutdrucksenker, Gerinnungshemmer und Schmerzmittel basieren auf tierischen Toxinen, und ein Toxin des Bakterium Bacillus thuringiensis sorgt als biologisches Insektizid für Aufsehen. Anders als bei Schlangen oder Spinnen ist über die Giftstoffe von Raubfliegen bislang wenig bekannt.

Wenn ein Krankheitsbefall auf einem Feld für das bloße Auge sichtbar wird, hat sich die Infektion oft schon verbreitet und Schäden angerichtet. Zudem wird allein aus dem Symptom nicht immer deutlich, um welchen Erreger es sich handelt und welche Therapie somit die effektivste ist. Das kalifornische Diagnostik-Unternehmen Ontera Inc. und die BASF wollen deshalb schneller sein: Sie haben eine Forschungskooperation vereinbart, um ein tragbares System zur Frühdiagnose von Pflanzenkrankheiten zu entwickeln.

Sie zählt zur Familie der Sonnenblumen, wächst in Afrika als Wildpflanze und gilt vielen als Unkraut: Vernonia galamensis. Doch die Pflanze, die am besten in der Äquatorialregion wächst, hat attraktive Eigenschaften: Ihre Samen weisen einen hohen Anteil an ungesättigten epoxidierten Fettsäuren auf, deren Anteil am Ölgehalt bei einigen in Äthiopien beheimateten Vertretern bis zu 80% betragen kann.

Pflanzen brauchen Nährstoffe wie Stickstoff zum Wachsen. Durch das unkontrollierte Ausbringen von Gülle landen jedoch oft mehr Nährstoffe im Boden als nötig. Forschende der Ruhr-Universität in Bochum haben nun einen Weg gefunden, Pflanzen gezielt mit Nährstoffen zu versorgen. Ein Team um Eckhard Weidner und Sulamith Frerich entwickelte dafür einen Biochip, der kontrolliert Dünger im Boden freisetzt.

Erdöl ist für die chemische Industrie so wertvoll wegen der enthaltenen Kohlenstoffverbindungen. Doch nicht nur pflanzliche Biomasse, auch das Treibhausgas Kohlendioxid kommt als alternative Kohlenstoffquelle für chemische Prozesse in Frage – sofern diese Prozesse profitabel sind. Ein Schlüsselelement für die Wirtschaftlichkeit sind dabei Katalysatoren. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) arbeiten daran, solche Katalysatoren und Prozesse zu optimieren.

Es ist ein weiterer Erfolg für den Schweizer Spezialchemiekonzern Clariant: In der vorkommerziellen Lignocellulose-Bioraffinerie im bayrischen Straubing hat das Unternehmen jetzt rund 30 Tonnen des auch als Chinaschilf oder Elefantengras bekannten Miscanthus-Grases enzymatisch zu Lignocellulose-Zuckern und -Ethanol verarbeitet. Der Testlauf war Teil des EU-geförderten Projekts „GRACE“ (GRowing Advanced industrial Crops on marginal lands for biorEfineries).

Es ist bislang nur eine Nominierung, doch auch diese ist bereits eine Auszeichnung: Die drei Chemiker Walter Leitner, Christoph Gürtler und Berit Stange haben es ins Finale des Deutschen Zukunftspreises 2019 geschafft. Anlass ist ihr Forschungserfolg, der einen wichtigen Baustein für eine künftige Kohlenstoffkreislaufwirtschaft darstellt: Die drei Wissenschaftler haben einen Prozess entwickelt, mit dem aus dem Treibhausgas Kohlenstoffdioxid Polyole hergestellt werden können, die ihrerseits Ausgangsmaterial für die Kunststoffgruppe Polyurethan sind.