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 In Hochleistungs-Mais sind mehr Gene aktiv
19.01.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Warum es für Pflanzen gut sein kann auf Sex zu verzichten
19.01.2018 | Universität Wien

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: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie