Mit Holzpilzen Produktionsprozesse umweltfreundlicher machen

Mit Hilfe von Enzymen (Eiweißmoleküle, Laccasen) aus Holz besiedelnden Pilzen und seltenen Bakterien soll in einem innovativen Verfahren an der Universität Greifswald die generelle Umweltbelastung bei der Synthese von Feinchemikalien deutlich herabgesetzt werden.

Dieser chemische Vorgang ist oft mit dem Einsatz von umweltgefährdenden Schwermetallen, Lösungsmitteln, chlororganischen Verbindungen und entsprechenden gefährlichen Abfall- und Nebenprodukten verbunden. Ziel ist es, bereits im Vorfeld und auf Produktionsebene aktiv zu werden, um die Entstehung und Freisetzung von Schadstoffen zu reduzieren.

Der so genannte „produktionsintegrierte Umweltschutz“ ist Bestandteil eines gemeinsamen auf zwei Jahre angelegten Kooperationsvorhabens der Universitäten Greifswald und Rostock sowie der BRAIN AG (Zwingenberg) und der internationalen Firmengruppe Sigma-Aldrich (Buchs/Fluka, Zürich). Finanziell gefördert wird das bis zum Jahr 2009 laufende Projekt von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU). Die Gesamtkosten des Vorhabens belaufen sich auf über eine Millionen Euro.

Enzymatische Prozesse gewinnen in der modernen Feinchemie ständig an Bedeutung, da diese Reaktionen unter relativ milden Bedingungen bezüglich der Verwendung von organischen Lösungsmitteln und Prozessparametern wie Temperatur, Druck und pH-Wert durchgeführt werden. Obwohl Laccasen ein großes industrielles Potenzial bieten, gibt es jedoch bislang nur wenige großtechnische Anwendungen. Im interdisziplinären Projektverbund wird der Einsatz von Laccasen nun für praktische Anwendungen in der Feinchemie – beispielsweise für die Herstellung von Arzneimitteln – untersucht.

Die aus den Holz besiedelnden Pilzen gewonnenen Enzyme, die für die Herstellung von Feinchemikalien eingesetzt werden, besitzen mehrere herausragende Eigenschaften im Vergleich zu anderen Enzymen. Mit ihnen können weitgehend unabhängig von der chemischen Struktur tausende organische Verbindungen einer Stoffumwandlung unterzogen werden. Zudem weisen sie eine hohe Stabilität gegen Umwelteinflüsse auf und sind über Monate bei Zimmertemperatur stabil und sehr gut technisch nutzbar. Derartige vorteilhafte Eigenschaften besitzen nur sehr wenige Enzyme, was unter anderem darauf zurückzuführen ist, dass sie von den Pilzen oft zur Nährstoffzersetzung nach außen abgegeben werden (extrazellulär) und daher generell nicht des Schutzes der Zelle bedürfen.

Am Institut für Mikrobiologie der Universität Greifswald existiert eine der größten Stammsammlungen von Pilzen in Deutschland. Insgesamt werden mehr als 4.500 verschiedene Stämme unter dem Aspekt einer potenziellen technischen Nutzung (Schadstoffabbau, Enzymgewinnung, Isolierung von medizinisch anwendbaren Wirkstoffen) kultiviert. Daneben werden auch etwa 1.500 technisch nutzbare Bakterienstämme gehalten.

Universität Greifswald
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