Biotechnologie/Systembiologie

Ob als Frischkäse oder Scheibletten: Wer sich vegan ernähren will, muss längst nicht mehr auf Käse verzichten. In veganen Alternativen werden Milchproteine durch pflanzliche Eiweiße beispielsweise aus Soja, Nüssen oder Getreide ersetzt. In Geschmack und Textur unterscheiden sich diese Käseprodukte jedoch meist deutlich vom Original. Das Berliner Start-up Formo will das ändern. Das 2019 unter dem Namen Legendairy Foods gegründete Unternehmen will Käse mithilfe von Mikroorganismen herstellen.

Schokolade ist lecker. Doch die Köstlichkeit hat im wahrsten Sinne des Wortes eine dunkle Seite – denn der Kakaoanbau ist häufig wenig umweltfreundlich und fair. In der Kritik stehen nicht nur der hohe Wasserverbrauch und die Kinderarbeit auf manchen Kakaoplantagen. In einigen Regionen werden auch Regenwälder für neue Anbauflächen geopfert. Mit QOA will das Münchner Start-up NxFoods eine pflanzenbasierte Schokolade entwickeln, die wie das Original schmeckt, aber ohne Kakao auskommt und zugleich fair und nachhaltig produziert ist.

Biokunststoffe wie PLA (Polylactid) werden mittlerweile in vielen Bereichen eingesetzt – darunter Lebensmittelverpackungen, Dübel oder Kinderspielzeug. Dennoch ist ihr Anteil im Vergleich zu konventionellen, auf fossilen Rohstoffen basierenden Kunststoffen noch immer gering. Gleiches gilt für Verbundwerkstoffe, die bestimmte Eigenschaften aufweisen müssen und daher aus verschiedenen Kunststoffen bestehen. Auch hier gibt es mittlerweile teilweise oder vollständig biobasierte Materialien.

Beton ist ein Sinnbild für Stabilität. Vier Milliarden Tonnen werden davon jährlich verbaut. Doch selbst dieses Baumaterial bekommt mit den Jahren Risse, und dringt Feuchtigkeit in diese Risse ein, ist auf Dauer die Stabilität gefährdet. Bewehrungsstahl kann rosten, Frost das Bauteil weiter schwächen oder sogar sprengen. Der Spezialchemiekonzern Evonik hat dagegen eine besondere Betonrezeptur entwickelt: Sie enthält Bakterien, die Schäden im Beton reparieren. Solange der Beton unversehrt ist, befinden sich die Mikroorganismen in einem Überdauerungszustand.

Die Bioökonomie setzt bei der Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen auf nachwachsende Rohstoffe, die zugleich mittels regenerativer elektrischer Energiequellen erzeugt werden sollen. Beides zu verbinden, setzt jedoch entsprechende Technologien und Verfahren voraus.

Besser nutzen als einlagern: Um den Kohlendioxidausstoß in die Atmosphäre zu begrenzen, propagieren insbesondere Energiekonzerne die Abscheidung des Treibhausgases aus Kraftwerks- und Fabrikemissionen. Das Gas soll dann beispielsweise in unterirdischen Depots für die Ewigkeit gelagert werden.

Multikulti gibt es jetzt nicht mehr nur in der Soziologie, sondern auch in der Mikrobiologie: Es ist der Name eines nun gestarteten Forschungsverbunds, der sich zum Ziel gesetzt hat, einen neuartigen Bioreaktor zu entwickeln. Mit ihm soll es möglich werden, auch jene aquatischen Mikroorganismen im Labor zu kultivieren, bei denen das bislang gescheitert ist.

Es war eine wahre Datenexplosion, zu der in den vergangenen Jahren neue Methoden in der Biochemie und nicht zuletzt der Bioinformatik geführt haben. Noch nie wuchs das Wissen in der Mikrobiologie schneller. Und trotzdem ist es oft wenig wert – denn es ist nicht gut gemanagt. Es fehlen einheitliche Strukturen, die es ermöglichen, Informationen leicht zu finden und mit anderen zusammenzuführen, um sie weiterzuverwenden oder zu reproduzieren. Das soll das Projekt Nationale Forschungsdaten-Infrastruktur für Mikrobiota (NFDI4Microbiota) nun ändern.

Die Biotechnologie nutzt sie schon lange zur Herstellung von Medikamenten oder Biokraftstoffen: Pilze. Denn Pilze gibt es überall – in Lebensmitteln wie Wein und Käse genauso wie in Böden, Pflanzen und – auch auf der Haut können sie sich ansiedeln. Auf der Suche nach natürlichen und schnell nachwachsenden Rohstoffen rücken diese Mikroorganismen immer mehr in den Fokus der Bioökonomie. Mikrobiologin Vera Meyer ist überzeugt, dass man mit Pilzen fast alles machen kann – sogar Häuser und Möbel bauen.