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 Signale aus der Pflanzenzelle
14.06.2019 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Wie Antibiotikaresistenzen dank egoistischer genetischer Elemente überdauern
13.06.2019 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

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: MPSD-Team entdeckt lichtinduzierte Ferroelektrizität in Strontiumtitanat

Mit Licht lassen sich Materialeigenschaften nicht nur messen, sondern auch verändern. Besonders interessant sind dabei Fälle, in denen eine fundamentale Eigenschaft eines Materials verändert werden kann, wie z.B. die Fähigkeit, Strom zu leiten oder Informationen in einem magnetischen Zustand zu speichern. Ein Team um Andrea Cavalleri vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg, hat nun Lichtimpulse aus dem Terahertz-Frequenzspektrum benutzt, um ein nicht-ferroelektrisches Material in ein ferroelektrisches umzuwandeln.

Ferroelektrizität ist ein Zustand, in dem die Atome im Kristallgitter eine bestimmte Richtung "aufzeigen" und dadurch eine makroskopische elektrische...

Im Focus: MPSD team discovers light-induced ferroelectricity in strontium titanate

Light can be used not only to measure materials’ properties, but also to change them. Especially interesting are those cases in which the function of a material can be modified, such as its ability to conduct electricity or to store information in its magnetic state. A team led by Andrea Cavalleri from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg used terahertz frequency light pulses to transform a non-ferroelectric material into a ferroelectric one.

Ferroelectricity is a state in which the constituent lattice “looks” in one specific direction, forming a macroscopic electrical polarisation. The ability to...

Im Focus: Konzert der magnetischen Momente

Forscher aus Deutschland, den Niederlanden und Südkorea haben in einer internationalen Zusammenarbeit einen neuartigen Weg entdeckt, wie die Elektronenspins in einem Material miteinander agieren. In ihrer Publikation in der Fachzeitschrift Nature Materials berichten die Forscher über eine bisher unbekannte, chirale Kopplung, die über vergleichsweise lange Distanzen aktiv ist. Damit können sich die Spins in zwei unterschiedlichen magnetischen Lagen, die durch nicht-magnetische Materialien voneinander getrennt sind, gegenseitig beeinflussen, selbst wenn sie nicht unmittelbar benachbart sind.

Magnetische Festkörper sind die Grundlage der modernen Informationstechnologie. Beispielsweise sind diese Materialien allgegenwärtig in Speichermedien wie...

Im Focus: Schwerefeldbestimmung der Erde so genau wie noch nie

Forschende der TU Graz berechneten aus 1,16 Milliarden Satellitendaten das bislang genaueste Schwerefeldmodell der Erde. Es liefert wertvolles Wissen für die Klimaforschung.

Die Erdanziehungskraft schwankt von Ort zu Ort. Dieses Phänomen nutzen Geodäsie-Fachleute, um geodynamische und klimatologische Prozesse zu beobachten....

Im Focus: Determining the Earth’s gravity field more accurately than ever before

Researchers at TU Graz calculate the most accurate gravity field determination of the Earth using 1.16 billion satellite measurements. This yields valuable knowledge for climate research.

The Earth’s gravity fluctuates from place to place. Geodesists use this phenomenon to observe geodynamic and climatological processes. Using...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Doc Data – warum Daten Leben retten können

14.06.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - August 2019

13.06.2019 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz in der Materialmikroskopie

13.06.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

German Innovation Award für Rittal VX25 Schaltschranksystem

14.06.2019 | Förderungen Preise

Fraunhofer SCAI und Uni Bonn zeigen innovative Anwendungen und Software für das High Performance Computing

14.06.2019 | Messenachrichten

Autonomes Premiumtaxi sofort oder warten auf den selbstfahrenden Minibus?

14.06.2019 | Interdisziplinäre Forschung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics