Umweltschutz Sprit aus Biomaschinen

Neue gen- und biotechnische Verfahren sollen helfen, umweltfreundliche Kraftstoffe aus Pflanzenresten zu gewinnen

© Mark Renders/Getty Images

Mikroben sollen künftig Kraftstoffe liefern, die umweltfreundlicher sind als Biodiesel aus Pflanzen

Gestern bejubelt, heute geschmäht – so ergeht es derzeit den Biokraftstoffen. Noch vor zwei Jahren galten Biodiesel aus Raps oder Soja und Bioethanol aus Mais oder Zuckerrohr als nachhaltige Treibstoffe der Zukunft. Inzwischen ist klar: Würde man Biospritpflanzen im globalen Maßstab anbauen, müssten Regenwälder weichen, würden Nahrungsmittel teurer. Umweltschützer warnen daher vor dem »Agroenergie-Wahn«.

Doch schon wird an der nächsten Vision gearbeitet: an biotechnisch veränderten Bakterien und Pilzen, die höchst effizient Biokraftstoffe herstellen sollen, mit geringerem Energieeinsatz und ohne hässliche Nebenwirkungen für Umwelt und Ernährung. »Wenn die technischen Hürden, die es noch gibt, überwunden sind, können Biokraftstoffe in einigen Jahren aus Zellulose hergestellt werden«, prophezeit Eckhard Boles, Mikrobiologe an der Universität Frankfurt, und fügt hinzu: »Dann muss es das Problem mit der Nahrungsmittelkonkurrenz nicht mehr geben.«

Diese Aussicht ruft auch globale Player auf den Plan. Der Ölkonzern BP finanzierte im vergangenen Jahr mit 500 Millionen Dollar den Aufbau eines neuen Energy Biosciences Institute, an dem zwei US-Universitäten und das Lawrence Berkeley National Laboratory beteiligt sind. Dessen Exchef Stephen Chu, der den Deal einfädelte, ist jetzt Obamas neuer Energieminister – was der Entwicklung weiteren Schub geben dürfte.

Bioethanol lässt sich zwar schon mit jenen einfachen Hefepilzen herstellen, die Alkoholbrauer seit Jahrtausenden nutzen. Aber in ihrer natürlichen Form können die Mikroorganismen nur bestimmte Zuckermoleküle verarbeiten, viele andere wertvolle Stoffe wie Zellulose, Lignin und zuckerhaltige Riesenmoleküle wie die Polysaccharide bleiben dabei ungenutzt. Um die Effizienz der Hefepilze zu steigern, setzen Forscher wie Eckhard Boles daher auf die sogenannte synthetische Biologie: Mithilfe der Gentechnik sollen die Einzeller zu winzigen Fabriken umprogrammiert und ihre Stoffwechselwege optimiert werden.

Beispielsweise rüstet Boles’ Forschungsgruppe die gute alte Bierhefe Saccharomyces cerevisiae genetisch auf. Am Computer entworfene Gensequenzen liefern den Code für neue Enzyme, die Moleküle gezielt zerlegen können und zuvor unverdauliche Zuckerarten wie Xylose oder Arabinose – Bestandteile der reichlich vorhandenen Zellulose – in einen Biotreibstoff umwandeln. Mit seiner Firma Butalco will der Frankfurter noch weiter gehen und statt Ethanol den höherwertigen Biokraftstoff Butanol produzieren, der rund ein Drittel mehr Energie als Ethanol enthält.

Die dafür notwendigen Enzyme besitzt die Hefe bereits von Natur aus – was übrigens zum Leidwesen von Brauern zum Vergären alkoholischer Getränke führen kann. »Eine kleine Menge Butanol macht aus einem guten Tropfen den Fusel, von dem Sie Kopfschmerzen bekommen«, flachst Boles. Was Brauer allerdings tunlichst vermeiden, will Boles nun optimieren. Durch genetische Schalter blockiert er den Stoffwechselweg der Hefe zum Ethanol und sorgt so dafür, dass sie nur Butanol produziert. Die Effizienz bei der Vergärung von Biomasse werde damit um bis zu 40 Prozent gesteigert werden, sagt Boles.

Der Frankfurter Mikrobiologe ist mit seiner Firma Butalco nicht der Einzige, der auf einen künftigen Markt spekuliert. In den USA forscht – gefördert von der Regierung oder von Ölkonzernen – eine ganze Reihe von Start-ups wie LS9, Amyris, Gevo oder Cobalt Biofuels an neuen Biokraftstoffen. Wenn dabei die Rede von synthetischen Genen und Stoffwechseldesign ist, klingt das ein wenig nach biochemischem Lego, so, als ob man nur die richtigen Bausteine zusammenfügen müsste, um Mikroorganismen in effiziente Biomaschinen zu verwandeln. Dass die Sache aber nicht ganz so einfach ist, zeigt das Beispiel der Firma LS9, die nicht auf Hefen, sondern auf Kolibakterien setzt.