Waschpulver, Spülmittel, Haushaltsreiniger, Hautcremes, Duschgele, Shampoos – sie alle enthalten Tenside. Diese bewirken, dass Schmutz und Fett sich lösen, Haarwaschmittel schäumen und Cremes schnell einziehen. Ein Großteil der Tenside wurde bislang aus Erdöl hergestellt, einem begrenzten fossilen Rohstoff. Die Industrie sucht deshalb nach Alternativen und setzt verstärkt auf Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen. Allerdings werden die oberflächenaktiven Substanzen bisher meist chemisch hergestellt. Das Problem: Die im chemischen Prozess erzeugten Stoffe eignen sich nur für wenige Anwendungen, da sie eine beschränkte Strukturvielfalt aufweisen, ihre Molekülstruktur also wenig komplex ist.
Mikrobielle Produktionshelfer
Für ein anderes Verfahren haben sich daher die Forscher am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB entschieden: Sie stellen Tenside biotechnologisch mithilfe von Pilzen oder Bakterien her. „Wir produzieren Biotenside mikrobiell auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen wie Zucker und Pflanzenöl“, sagt Susanne Zibek, Technische Biologin und Ingenieurin am IGB. Die Forscherin und ihr Team verwenden Cellobioselipide und Mannosylerythritollipide, da diese sich in Tests als vielversprechend für den industriellen Einsatz erwiesen haben. Sie werden von einigen Brandpilzen, die beispielsweise Maispflanzen befallen, in größeren Mengen gebildet. Cellobioselipide wirken darüber hinaus auch antibiotisch.
Die Biotenside lösen Fette ebenso gut wie ihre künstlichen Gegenparts, dafür aber lassen sie sich besser abbauen und sind weniger toxisch. Dennoch kommen sie bislang nur in wenigen Haushaltsmitteln und Kosmetika vor. Der Grund: Die Fertigung ist aufwändig, und die Ausbeute fällt zu gering aus. Zur Marktreife gebracht hat es beispielsweise das Sophoroselipid aus Candida bombicola – einige Hersteller verwenden es als Zusatz für Haushaltsreiniger. Eine Hefe, die aus dem Blütennektar von Hummeln gewonnen wird, produziert dieses Biotensid.
Suche nach Verfahren mit besserer Ausbeute
„Damit die natürlichen Tenside den Massenmarkt erobern, müssen wir die Ausbeute bei der Fermentation verbessern“, sagt Zibek. Um die Produktionskosten zu senken, optimieren die Wissenschaftler den Herstellungsprozess. In einem Bioreaktor kultivieren sie unter ständigem Rühren die Mikroorganismen in einem Nährmedium, das unter anderem aus Zucker, Öl, Vitaminen und Mineralsalzen besteht. Ziel ist es, innerhalb kürzester Zeit hohe Konzentrationen zu erzielen – möglichst viele Mikroorganismen müssen anwachsen.
