Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Billiger Biosprit aus Pflanzenabfällen

29.11.2005


Frankfurter Biowissenschaftler entwickeln neuen Hefetyp durch "gesteuerte Evolution"


Eine umweltfreundliche Energiequelle, die zu einem vertretbaren Preis und in ausreichender Menge zur Verfügung steht, sehen Frankfurter Biowissenschaftler in Bioethanol. Den Forschern ist es gelungen, einen Hefetyp zu entwickeln, der wertlose Pflanzenabfälle in Alkohol umwandeln kann. Als Autokraftstoff hat Bioethanol nicht nur hervorragende Verbrennungseigenschaften, sondern ist auch sauber: bei seiner Verbrennung wird nur Wasser und Kohlendioxid freigesetzt - das zuvor durch die Pflanzen beim Wachstum absorbiert worden ist.

Bislang war der Einsatz von Pflanzenabfällen zur Produktion von Bioethanol sehr ineffizient und nicht rentabel genug. Die bisher zur Ethanolproduktion benutzten Hefen konnten nur einen begrenzten Anteil der in Pflanzenmaterial verfügbaren Zucker nutzen. Die Hefen vergären normalerweise nur Hexosezucker wie Glucose, aber keine Pentosezucker. Diese sind jedoch in größeren Mengen im pflanzlichen Abfall enthalten. Dieses Problem hat die Arbeitsgruppe von Prof. Eckhard Boles am Institut für Molekulare Biowissenschaften der Universität Frankfurt jetzt in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Lund in Schweden gelöst. Anders als bei der bisher üblichen Produktion aus teuren Agrarprodukten wie Getreide, Zuckerrüben oder Zuckerrohr ermöglicht ihr neues Verfahren die Umsetzung von pflanzlichen Reststoffen wie landwirtschaftlichen Abfällen, Stroh oder Hölzern.


Die Forscher bauten in Hefepilze der Gattung Saccharomyces cerevisiae neues Erbmaterial ein, das es den Hefezellen erlaubt, Pflanzenbestandteile, die sonst nicht genutzt werden können, in Bioethanol umzusetzen. Damit ist ein wesentliches Hindernis für eine ökonomischere Produktion von Bioethanol aus dem Weg geräumt. Damit die Hefe bestimmte Pentosezucker "verdauen" kann, benötigt sie Enzyme, die sie von Natur aus nicht besitzt. Allerdings haben verschiedene Bakterien solche Enzyme, mit denen sie Pentosezucker umwandeln können. Die Forscher bauten drei der entsprechenden Gene in das Erbgut der Hefe ein, und tatsächlich produzierte die Hefe die gewünschten Enzyme. Dennoch war sie nur sehr begrenzt in der Lage, den Pentosezucker Arabinose zu verwerten.

Deshalb nutzten die Wissenschaftler eine neue biotechnologische Methode - die "gesteuerte Evolution". Sie boten der modifizierten Hefe über Monate hinweg ein Nährmedium an, das nur Arabinose enthielt, und zwangen sie somit zu deren Nutzung. Durch spontane Mutationen entstanden Hefezellen, die Arabinose sehr viel effektiver verwerten konnten. Daher wuchsen sie immer schneller und setzten sich somit letztendlich in der Population durch. Eine molekulargenetische Analyse des resultierenden neuen Hefestammes entschlüsselte schließlich die physiologischen Veränderungen, die für die Vergärung von Arabinose wichtig sind.

Damit die Hefe zusätzlich zur Arabinose auch einen anderen Pentosezucker, die Xylose, vergären konnte, wurden ihr weitere Gene aus einer anderen Hefe, Pichia stipitis, eingebaut. Und tatsächlich konnte damit zum ersten Mal ein Hefestamm konstruiert werden, der in der Lage ist, Glucose, Xylose und Arabinose und damit die meisten der in Pflanzenabfällen vorhandenen Zucker zu Ethanol zu vergären.

Für die derzeitigen Mitarbeiter des Projektes, Beate Wiedemann und Marco Keller, stehen nun die nächsten Herausforderungen bevor: ist die neue Hefe robust genug, der harten industriellen Wirklichkeit zu widerstehen? Wie kann die Ausbeute an Ethanol weiter gesteigert und die Vergärung beschleunigt werden? Dazu werden sie wiederum die aufregenden Möglichkeiten der Kombination von "Genetic Engineering" und "Gesteuerter Evolution" nutzen: die genetisch veränderten Hefen sollen ein weiteres Mal über viele Monate hinweg und diesmal unter industriellen Bedingungen gezwungen werden, die Pentosezucker noch effizienter zu vergären.

Kontakt: Prof. Dr. Eckhard Boles. Institut für Molekulare Biowissen-schaften der Universität Frankfurt, Tel.: 069 798 29513. mobil: 0151- 17231615, E-Mail: e.boles@em.uni-frankfurt.de

Anne Hardy | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de
http://cgi.server.uni-frankfurt.de/fb15/boles/start.html

Weitere Berichte zu: Arabinose Bioethanol Hefe Pentosezucker Pflanzenabfällen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kontinentalrand mit Leckage
27.03.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht Neuen molekularen Botenstoff bei Lebererkrankungen entdeckt
27.03.2017 | Universitätsmedizin Mannheim

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE