Der Treibstoff der Zukunft könnte aus braunem Seetang gewonnen werden. Forscher haben erstmals genetisch veränderte Bakterien erzeugt, die den in diesen Algen reichlich vorhandenen Zucker effektiv in Ethanol umwandeln. Das Ethanol kann direkt als alternativer Kraftstoff eingesetzt oder zu anderen Energieträgern weiterverarbeitet werden.
Die Nutzung von Braunalgen als Zuckerlieferanten habe gleich mehrere große Vorteile, sagen die Wissenschaftler: Der Algenzucker lasse sich sehr leicht aus dem Tang isolieren. Außerdem benötige man für die Algenzucht keine Anbauflächen an Land und trete so auch nicht in Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau, wie bei bisherigen Biokraftstoffen der Fall, berichten die Forscher im Fachmagazin „Science“.
Produktion von Algen-Kraftstoff bisher ineffektiv
„Bisher konnte das volle Potenzial der Ethanol-Produktion aus Seetang nicht ausgenutzt werden, weil industriell einsetzbare Mikroben den Algenzucker Alginat nicht abbauen konnten“, schreiben Adam Wargacki vom Bio Architecture Lab im kalifornischen Berkeley und seine Kollegen. Zwar enthalten die Algen auch andere Zuckerarten, deren Anteil ist jedoch sehr gering und machte die Produktion von Algen-Kraftstoff ineffektiv. Algen-Ethanol habe daher bisher als zu teuer und nicht konkurrenzfähig gegenüber konventionellen Kraftstoffen gegolten, sagen die Wissenschaftler.
Dieses Hindernis haben die Forscher nun mit Hilfe der Gentechnik überwunden. Sie setzten Escherichia coli-Bakterien eine Gensequenz ein, die den Bauplan für ein Alginat-abauendes Enzym enthielt. Außerdem umfasste sie Gene, die den Umbau der Zuckerabbaustoffe in Ethanol bewirkten. Die solcherart veränderten Mikroben konnten dadurch das Alginat zersetzen und daraus Ethanol produzieren.
„Dieses Verfahren ermöglicht die Nutzung aller Zuckerarten im Seetang und macht ihn damit zu einem sehr wirtschaftlichen Rohstoff für die Erzeugung von Biokraftstoffen und chemischen Energieträgern“, kommentiert Daniel Trunfio, Leiter des Bio Architecture Lab.
Idealer Rohstoff für Biokraftstoffe
Seetang gilt seit längerem als vielversprechender Rohstoff für die kommerzielle Produktion von Biokraftstoffen. Denn diese Algen enthalten rund 60 Prozent Zuckerverbindungen. Zudem fehlt ihnen das in vielen Landpflanzen für die Stabilisierung der Blätter und Stängel benötigte Lignin. Dieser Stoff ist schwer abbaubar und erschwert es daher, die Inhaltsstoffe ligninhaltiger Pflanzenteile herauszulösen.
„Die Nutzung von Algen macht dagegen energieintensive Vorbehandlungen vor der Fermentation überflüssig“, sagen die Forscher. Man müsse die Masse nicht erhitzen oder chemisch behandeln. Stattdessen reiche bereits Pressen oder Mahlen aus, um die Zucker aus dem Seetang freizusetzen.
Mikroben produzieren 80 Prozent des theoretisch Möglichen
Die Effektivität der genmanipulierten Bakterien testeten die Wissenschaftler mit der Braunalge Saccharina japonica, in der japanischen Küche auch als Kombu bekannt. „Die Fermentation erbrachte 80 Prozent des theoretisch erreichbaren Ethanol-Höchstertrags“, schreiben Wargacki und seine Kollegen. Der Großteil des Ethanols sei dabei bereits in den ersten 48 Stunden nach Einbringen der Bakterien erzeugt worden.
Nach Schätzungen der Forscher würde es ausreichen, Seetang an nur drei Prozent der weltweiten Küsten anzubauen, um 227 Milliarden Liter konventionellen Treibstoff durch Biokraftstoff aus Algen ersetzen zu können. Bereits jetzt werde Seetang in vielen Regionen der Welt kommerziell angebaut, so dass die Produktion dieses Rohstoffs kein Problem wäre, meinen die Wissenschaftler. (Science, 2012; doi: 10.1126/science.1214547)
(Science / dapd, 20.01.2012 – NPO)
