Mit Bakterien das Abfallprodukt Lävulinsäure brauchbar machen

24. Februar 2015, 06:00
6 Postings

E.coli-Bakterien produzieren Enzyme, die Nebenprodukt aus der Zuckerindustrie zu einem vielseitig verwendbaren Grundstoff umwandelt

Wien - Etwa eine halbe Million Tonnen Lävulinsäure fällt jährlich als Nebenprodukt in der Zuckerindustrie an. Nur ein geringer Teil davon wird weiterverwertet. Forscher der Technischen Universität (TU) Wien haben nun eine Methode entwickelt, die Säure mit Hilfe von Bakterien zu wichtigen Grundchemikalien umzuwandeln, berichten sie im Fachjournal "Chemical Communications".

Ziel der Wissenschafter war es, aus der Lävulinsäure den Grundstoff 3-HPA (3-Hydroxypropionsäure) herzustellen, der bisher aus Erdöl gewonnen wird. Aus dieser Chemikalie lassen sich dann viele weitere Substanzen produzieren, beispielsweise der Superabsorber Natriumpolyacrylat, der für Babywindeln oder Verbandsmaterial eingesetzt wird.

Bisherige Versuche, aus Lävulinsäure 3-HPA zu gewinnen, scheiterten am hohen Aufwand: Es werden dabei höhere Temperaturen und 90-prozentiges Wasserstoffperoxid benötigt, eine sehr korrosive, hochexplosive Substanz, die auch als Raketentreibstoff verwendet wird.

Entscheidende Plasmide

An der TU Wien wählte man einen völlig anderen Weg. Die Forscher identifizierten zunächst eine Reihe von Enzymen, von denen vermutet wurde, dass sie bei der Verarbeitung von Lävulinsäurederivaten hilfreich sein könnten. Dann brachten sie Escherichia coli-Bakterien dazu, diese Enzyme zu produzieren. Das gelingt, indem man Plasmide in das Bakterium einbringt. Dabei handelt es sich um kleine DNA-Moleküle, die nicht zum eigentlichen Bakterienchromosom gehören, aber trotzdem die Bauanleitung für Enzyme speichern können.

"Die Bakterien nehmen die Plasmide nicht in ihr Genom auf, der Bauplan wird aber genauso abgelesen, wie die eigene Erbsubstanz", sagt Michael Fink vom Institut für Angewandte Synthesechemie. So produzieren die Mikroben die in Frage kommenden Enzyme und die Forscher können direkt im Bioreaktor ausprobieren, welche davon für den gewünschten Prozess am besten geeignet sind.

"Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend", so Fink. "Allerdings muss das Verfahren erst auf eine großtechnische Dimension skaliert werden – die Mengen, die man in solchen Versuchen im Labor herstellt, sind natürlich noch gering." Der Forscher erwartet allerdings keine fundamentalen Schwierigkeiten bei der Entwicklung eines solchen Prozesses. (APA/red, derStandard.at, 24.2.2015)

Share if you care.