Weg von fossilen Rohstoffen: Dieses Ziel verfolgen der Energiesektor ebenso wie die chemische Industrie im Zuge der Klimakrise mit erhöhtem Tempo. Eine wichtige regenerative Alternative zum Erdöl ist dabei die Lignocellulose, ein Verbund verschiedener pflanzlicher Polymere, der in den Zellwänden verholzter Pflanzen vorkommt. Typische Quellen sind Holz und Reststoffe wie Stroh oder Papierabfälle. Bislang sind chemische Grundstoffe auf Basis von Lignocellulose jedoch recht teuer. Einen der wesentlichen Kostentreiber hat nun das Projekt „TrickleZyme“ eliminiert.
Chemie
Bioklebstoff aus Pflanzenstärke
Aus dem Alltag kennen wir sie von Haftzetteln: die Haftschmelzklebstoffe. Bislang waren sie erdölbasiert. Jetzt haben Forscher eine nachhaltige Lösung entwickelt. Als Basis benutzen sie die Polymilchsäure (PLA), gewonnen aus pflanzlichen Stärkemolekülen. Der neue Haftschmelzklebestoff lässt sich z.B. für ein klassisches Klebeband verwenden.
Zuverlässiges Update für Bakterien
Fundamentale Prinzipien aus Biologie und Elektrotechnik miteinander kombinieren. Was auf den ersten Blick abwegig erscheint, ist für die Arbeit von Heinz Koeppl charakteristisch. Der gebürtige Österreicher bewegt sich seit Jahren auf dem noch jungen Forschungsfeld der Synthetischen Biologie, das diese Schnittstelle bedient. Er ist überzeugt, dass die Konstruktionsprinzipien der Ingenieurswissenschaftler auch auf biologische Systeme wie Zellen übertragbar sind.
Wie ein Enzym PET zerlegt
Jedes Jahr fallen in Deutschland Millionen Tonnen Kunststoffabfälle an. Nur ein Bruchteil wird recycelt, das Meiste verbrannt. Dadurch gehen wichtige Rohstoffe verloren, die sinnvoll wiederverwendet werden könnten. Einen wichtigen Schritt hin zum nachhaltigen Recyclingkreislauf haben Forscher der Universität Greifswald und des Helmholtz-Zentrums Berlin gemacht.
Designer-Fabrik fürs Zellinnere
Der genetische Code kodiert für 20 Aminosäuren. Diese Moleküle bilden – bis auf wenige Ergänzungen – die Bausteine für alle Proteine in lebenden Zellen. Im Forschungsfeld der Synthetische Biologie haben Biotechnologen jedoch inzwischen mehr als 300 Aminosäuren entwickelt, mit denen Dinge möglich sind, die über die natürlichen Möglichkeiten der Zellen hinaus gehen.
Stärke-Alternative aus Mikroalgen
Stärke ist ein wichtiger Rohstoff. Er wird von Pflanzen erzeugt und ist erneuerbar. Dennoch gibt es ein Problem: „Da Stärke aus Kulturpflanzen wie Kartoffeln, Mais oder Getreide gewonnen wird, gibt es den Konflikt zwischen Teller und Tank. Wenn man aus Stärke Kunststoffe oder Energieträger herstellt, greift man notwendigerweise auf Nahrungsquellen zurück“, erklärt Christian Wilhelm, Biologe an der Universität Leipzig. Angesichts der Ernährungsunsicherheiten habe eine stärkebasierte Biotechnologie keine nachhaltige Zukunft.
Covestro: Bündnis für grüne Chemie
Immer mehr Unternehmen erklären Nachhaltigkeit zur Unternehmensstrategie, so auch der Werkstoffhersteller Covestro. Die ehemalige Kunststoff-Tochter von Bayer setzt bei der Herstellung hochwertiger Polymere seit langem auf natürliche Rohstoffe wie Stroh oder Mais. Mit der neuen Partnerschaft mit dem US-Biotechnologieunternehmen Genomatica unterstreicht Covestro eigenen Angaben nach seine Strategie, Nachhaltigkeit als Triebfeder für Innovationen zu nutzen.
Molekularen Stickstoff direkt verketten
Es ist eine Entdeckung, die eine Menge Energie und Zeit sparen könnte und eine kleine Revolution der chemischen Industrie bedeutet: Forschern der Universitäten Würzburg und Frankfurt am Main ist es erstmals gelungen, Distickstoffmoleküle (N2), die 78% der Atmosphäre bilden, unter relativ milden Reaktionsbedingungen direkt zu verketten. Damit vermeiden sie den Zwischenschritt des energieintensiven Haber-Bosch-Verfahrens, der bislang als unumgänglich galt.
Ein Werkzeugkasten für Biokatalysen
Mildere Reaktionsbedingungen, günstige Substrate und weniger unerwünschte Nebenprodukte: Es gibt viele Gründe, weshalb die chemische Industrie zunehmend traditionelle chemische Synthesewege durch biotechnologische Produktionsverfahren ersetzen will, bei denen Enzyme als Katalysatoren fungieren. Möglich wird das, weil eine Vielzahl der chemischen Verbindungen, die industriell benötigt werden, auch natürlicherweise in lebenden Zellen vorkommen. Doch welches Enzym ist für die jeweilige Anwendung das richtige?
Cellulose effizienter nutzen
Cellulose, der Hauptbestandteil vieler Pflanzen, ist ein bedeutender nachwachsender Rohstoff. Aus den langen Kohlenstoffketten lassen sich Grundstoffe der chemischen Industrie ebenso herstellen wie Treibstoffe. Beide Produktgruppen werden sonst aus Erdöl erzeugt, was mit entsprechenden Folgen für das Klima verbunden ist. Doch die chemische Auftrennung der Cellulose ist zeit- und energieaufwendig.