Mikroalgen als ergiebige Bioplastik-Produzenten - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

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25.02.2021

Mikroalgen als ergiebige Bioplastik-Produzenten

Kurz & Knapp
  • Plastikmüll ist ein globales Umweltproblem. Alternativ wird daher an Biokunststoffen geforscht, die nachhaltig und biologisch abbaubar sind. Ein natürlicher Biokunststoffproduzent ist das Cyanobakterium Synechocystis.
  • Einem Tübinger Team um den Biotechnologen Moritz Koch ist nun es gelungen, den Anteil des natürlichen Kunststoffs Polyhydroxybutyrat, kurz PHB, in den Mikroalgen so zu steigern, dass eine industrielle Nutzung in Reichweite kommt.
  • Die Forschenden veränderten einen Stoffwechselweg so, dass der von der Mikroalge produzierte PHB-Anteil in der Zelle von ursprünglich 10 auf 80 Pro-zent anstieg.

Cyanobakterien reichern Biokunststoff an

Plastik ist langlebig, belastet aber auch die Umwelt. Eine nachhaltige Alternative sind Biokunststoffe. Spezielle Cyanobakterien produzieren von Natur aus den Kunststoff Polyhydroxybutyrat, kurz PHB. Einem Tübinger Team ist es nun gelungen, den von dem Bakterium produzierten PHB-Anteil so zu steigern, dass eine industrielle Nutzung des Biopolymers möglich ist.

Plastik ist ein langlebiges und vielseitig einsetzbares Material. Doch die Langlebigkeit der erdölbasierten Kunststoffe ist Segen und Fluch zugleich, da Plastikmüll die Umwelt schwer belastet. Alternativ wird daher seit Langem an Biokunststoffen geforscht. Der Biotechnologe Moritz Koch, Absolvent der FH Aachen, bringt nun einen neuen Akteur als Bioplastik-Produzenten ins Spiel:

Das Cyanobakterium Synechocystis, eine Mikroalge. Sie ist von Natur aus in der Lage, den Kunststoff Polyhydroxybutyrat, kurz PHB, zu produzieren. Der PHB-Anteil ist mit etwa 10 Prozent jedoch relativ gering. Im Rahmen seiner Promotion ist es Koch nun gelungen, den PHB-Anteil so zu steigern, dass der Prozess für eine industrielle Nutzung interessant werden könnte.

PHB-Anteil auf 80 Prozent gesteigert

Gemeinsam mit Forschenden der Universität Tübingen veränderte Koch den Stoffwechselweg des Bakteriums. Er schaltete mit seinem Team Gene an oder aus und betrachtete den Einfluss auf den Stoffwechsel. Im Ergebnis stieg die von den Bakterien produzierte PHB-Menge so enorm, dass sie schließlich über 80 Prozent der Gesamtmasse der Zelle ausmachte.

Obwohl das Cyanobakterium nun hauptsächlich aus Kunststoff besteht, lebt es dennoch weiter. Koch zufolge könnten mit dieser „lebenden Plastikkugel“ nunmehr Kunststoffe klimafreundlich hergestellt werden, die zugleich nach ihrer Nutzung biologisch abbaubar sind.

Umweltfreundliche Bio-Kunststoffquelle

Das Team um Koch ist überzeugt, dass seine Mikroalgen die Kunststoffproduktion revolutionierten könnten. Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg. „Bis eine meiner Bioplastiktüten übers Band rollt, vergehen sicher noch fünf bis zehn Jahre. Die Meere sind aber jetzt schon verschmutzt, wir müssen jetzt etwas tun“, sagt der Forscher.

Ein erster Schritt zur mikrobiellen Biokunststoffproduktion ist gemacht. Aktuell ist Moritz Koch als Postdoktorand in Vancouver an der University of British Columbia und forscht weiter an Cyanobakterien, damit sie irgendwann auch großflächig industriell genutzt werden können. Um das neue Bioplastik aus Cyanobakterien in größerem Maßstab zu produzieren, wurde eine Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) gestartet.

 

In Kooperation mit bioökonomie.de

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