Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zeitung von gestern in den Autos von morgen

16.10.2006
Biologen der Universität Münster entwickeln Mikrodiesel

Die Produktion von Biodiesel befindet sich in einer ethischen Zwickmühle. Zum einen stellt der überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen wie Raps- oder Sojaöl produzierte Biodiesel eine ökologisch wertvolle Alternative zu fossilen Brennstoffen dar, um die schon heute ein weltweiter Machtkampf besteht und die den Kohlenstoffkreislauf unseres Ökosystems seit Beginn der industriellen Revolution empfindlich stören. Zum anderen ist es vor dem Hintergrund der hungernden Drittweltbevölkerung moralisch nicht unbedenklich, enorme Kapazitäten wertvoller Ackerfläche für die Deckung unseres gigantischen Energie- und Treibstoffbedarfes zu verwenden.

Einen möglichen Ausweg aus dieser Misere haben Wissenschaftler des Institutes für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie der Universität Münster unter der Leitung von Prof. Dr. Alexander Steinbüchel aufgezeigt. In der Fachzeitschrift "Microbiology" haben sie ein Verfahren vorgestellt, mit dem Dieseltreibstoff mit Hilfe von Bakterien aus billigeren nachwachsenden Rohstoffen wie Glukose hergestellt werden kann. "Die Produktion von Treibstoff mit Hilfe von Mikroorganismen ist ein völlig neuer Ansatz", betont Steinbüchel die Exklusivität der Forschungsergebnisse, die durch ein bereits angemeldetes Patent gesichert wird.

Pflanzliche Öle, die natürliche Quelle des herkömmlichen Biodiesels, enthalten Triacylglyceride, die aufgrund ihrer Zähflüssigkeit jedoch noch nicht für die Verwendung als Treibstoff geeignet sind. Durch chemische Reaktion mit Methanol, dem billigsten, größtenteils aus Erdgas gewonnenen Alkohol, entstehen in einem energie- und kostenintensiven Prozess Fettsäuremethylester (FAMEs), die den Hauptbestandteil von Biodiesel bilden. Die Knappheit und der Preis der Rohmaterialien sowie die Giftigkeit des Methanols limitieren derzeit die Produktion des Biotreibstoffes, die weitestgehend ihre wirtschaftlichen Grenzen erreicht hat. Dringend benötigt werden also Alternativen, die eine Treibstoffproduktion aus günstigen erneuerbaren Rohstoffen wie Holz oder sogar organischem Abfall erlauben.

Genau hier setzt das Verfahren von Steinbüchel und seinen Mitarbeitern an, das derzeit noch Glukose und Fettsäuren als Ausgangssubstanzen benötigt und statt der FAMEs die längerkettigen Fettsäureethylester (FAEEs) herstellt. Die Arbeit bei der Produktion des "Mikrodiesels", wie ihn seine Erfinder genannt haben, wird von dem in der Mikrobiologie bestens erforschten und oft verwendeten Bakterium E. coli verrichtet. "Wir haben die Gen-Ausstattung des Bakteriums nach dem Bausteinprinzip manipuliert. Der erste Baustein ist verantwortlich für die Biosynthese von Ethanol aus Pyruvat, dem natürlichen Abbauprodukt von Glukose. Dieses Ethanol wird dann von dem zweiten Baustein verwendet, um aus dem Stoffwechselprodukt der Fettsäure die gewünschten FAEEs zu synthetisieren", erklärt Steinbüchel die Vorgehensweise seiner Mitarbeiter, die sich im Rahmen einer Diplom- und einer Doktorarbeit mit der Umsetzung der Idee beschäftigten. Gearbeitet haben sie dabei mit in der Biologie etablierten Verfahren der Klonierung und Charakterisierung von Genen und der Veränderung von Bakterienstämmen mit molekularbiologischen Methoden, wie sie auch bei anderen Forschungsprojekten im Arbeitskreis angewandt werden.

Das grundlegende Ziel von Steinbüchels Forschungsgruppe ist es, physiologische, biochemische und molekular-genetische Grundlagen von Stoffwechselvorgängen und deren Regulation in Bakterien aufzuklären und gezielt im Hinblick auf die Produktion von chemischen Verbindungen zu verändern. Besonderes Interesse gilt dabei der Biosynthese von industriell relevanten chemischen Verbindungen, sowie dem Abbau und der Umwandlung nachwachsender Rohstoffe. Ergebnisse der Grundlagenforschung sollen dabei in anwendungsorientierten Projekten verwertet werden, was häufig in enger Kooperation mit der Industrie geschieht. Bei ihrer Forschungsarbeit haben die Mikrobiologen ein neuartiges Enzym entdeckt und charakterisiert, das an der Synthese von Wachsestern und Triacylglyceriden beteiligt ist. Im zweiten Baustein des Bakteriums ist dieses Substrat-unspezifische Enzym für die Bildung der FAEEs aus Ethanol und den Stoffwechselprodukten der Fettsäuren verantwortlich und ist somit der wichtigste Bestandteil der Mikrofabrik.

Wirtschaftlich sei das Verfahren aufgrund der geringen Ausbeuten zwar noch nicht, aber die Umsetzbarkeit des Grundgedankens wurde deutlich gezeigt. "Der Hauptvorteil unseres Systems liegt im Moment noch darin, dass die Bakterien den Alkohol, der zur Weiterverarbeitung der Fettsäuren nötig ist, selbst produzieren. Dadurch kann der Mikrodiesel im Gegensatz zum Biodiesel aus 100 Prozent erneuerbaren Rohstoffen hergestellt werden", macht Steinbüchel den Vorteil der Methode deutlich. Das weitere Ziel seiner Arbeitsgruppe ist es, das Substratspektrum des Bakteriums, das heißt, die Palette an möglichen Ausgangsstoffen, durch Hinzufügen weiterer genetischer Bausteine so weit zu optimieren, dass eine Verarbeitung billiger natürlicher Rohstoffe wie Cellulose und Lignin möglich wäre. Dazu sei zwar noch sehr viel Entwicklungsarbeit zu leisten, doch der Gedanke, aus Holz oder sogar Altpapier Biotreibstoff produzieren zu können motiviert nicht nur Steinbüchel.

Trotz aller Euphorie, die angesichts des viel versprechenden Vorhabens aufkommen mag, ist Steinbüchel realistisch: "Die Biodieselproduktion ist ein extrem ausgereifter Prozess und es wird sicherlich sehr schwer werden, sich neben diesem etablierten Verfahren zu behaupten." Sollte seine Forschungsarbeit weiter so erfolgreich verlaufen wie zuletzt, wäre es denkbar, dass die Autos von morgen mit der Zeitung von gestern fahren werden.

Brigitte Nussbaum | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de/
http://mibi1.uni-muenster.de/Biologie.IMMB.Steinbuechel/Index.html

Weitere Berichte zu: Bakterium Baustein Biodiesel Fettsäure Rohstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Glykane als Biomarker für Krebs?
27.06.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Selbstfaltendes Origami
27.06.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu aktuellen Fragen der Stammzellforschung

27.06.2017 | Veranstaltungen

Fraunhofer FKIE ist Gastgeber für internationale Experten Digitaler Mensch-Modelle

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der Krümmung einen Schritt voraus

27.06.2017 | Informationstechnologie

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Überschwemmungen genau in den Blick nehmen

27.06.2017 | Informationstechnologie