{"id":10931,"date":"2008-06-13T00:00:00","date_gmt":"2008-06-12T22:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bio-based.eu\/news\/index.php?startid=20080613-02n"},"modified":"2008-06-13T00:00:00","modified_gmt":"2008-06-12T22:00:00","slug":"nova-kongressbericht-biokonversion-2008","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/nova-kongressbericht-biokonversion-2008\/","title":{"rendered":"nova-Kongressbericht: Biokonversion 2008"},"content":{"rendered":"

Am 12. und 13. Mai fand in der Gesch\u00e4ftstelle des Dechema. e.V.<\/a> das von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR<\/a>) und dem Bundesminsterium f\u00fcr Ern\u00e4hrung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV<\/a>) organisierte Symposium Biokonversion 2008 statt. Im Mittelpunkt standen die Fortschritte der Forschung und Entwicklung Industrieller Biotechnologie auf der Basis Nachwachsender Rohstoffe in Deutschland.<\/b><\/p>\n

Wei\u00dfe Biotechnologie stellt in Deutschland einen zentralen Schwerpunkt der industriellen Forschung und der staatlichen Forschungsf\u00f6rderung dar, daran lie\u00dfen Initiatoren und Teilnehmer der Veranstaltung keinen Zweifel aufkommen. In Zeiten absehbarer Ressourcenabnahme beim Erd\u00f6l und einem entsprechend kontinuierlich steigenden \u00d6lpreis stellt die Nutzung Nachwachsender Rohstoffe im Bereich stofflicher Anwendungen die einzige Alternative dar, betonte die parlamentarische Staatssekret\u00e4rin Ursula Heinen in ihrem Gru\u00dfwort zum Auftakt des Symposiums. Dieses widmete sich in zahlreichen Beitr\u00e4gen und einem vielf\u00e4ltigen Themenmix der Fortschritte in Forschung, Entwicklung und Anwendung Industrieller Biotechnologie in Deutschland.<\/p>\n

Potenziale und Verf\u00fcgbarkeit der Rohstoffe f\u00fcr die Zukunft<\/b>
Einen Schwerpunkt zu Beginn der Tagung stellte die Frage nach der Verf\u00fcgbarkeit der Rohstoffe f\u00fcr die Industrielle Biotechnologie dar. Dabei konzentrierte sich die Diskussion vor allem auf das Potenzial der Biomassenutzung sowie auf die Verf\u00fcgbarkeit von Zucker als Basisrohstoff. Dr. Ernst-Oliver Freiherr von Ledebur, Sprecher des Johann Heinrich von Th\u00fcnen-Instituts<\/a>, stellte die Verf\u00fcgbarkeit landwirtschaftlicher Biomasse vor dem Hintergrund der Diskussion um die Fl\u00e4chenkonkurrenz mit Nahrungsmitteln und der Energie- und Rohstoffpreise dar. Sein Fazit: Das Verh\u00e4ltnis von landwirtschaftlichen Ertr\u00e4gen zu den Lagerbest\u00e4nden zur Nahrungsversorgung nimmt bereits seit Jahren unabh\u00e4ngig vom Anbau Nachwachsender Rohstoffen ab und f\u00fchrt entsprechend zu Engp\u00e4ssen und Preissteigerungen. Hauptfaktoren sind vielmehr die st\u00e4ndig wachsende Weltbev\u00f6lkerung sowie die globale Ver\u00e4nderung im Konsumverhalten. <\/p>\n

Vor dem Hintergrund des zunehmenden Bedarfs an Nachwachsenden Rohstoffen f\u00fcr energetische und industrielle Nutzung sind Ertragssteigerungen und die Nutzung der gesamten Biomasse notwendig. Einen Weg, dies durch Pflanzenbiotechnologie zu erreichen, zeigte Dr. Hinrich Hartung von der KWS Saatgut<\/a>. In seinem Institut wird Mais gez\u00fcchtet und gentechnisch so modfiziert, dass er im mitteleurop\u00e4ischen Klima einen m\u00f6glichst hohen Biomasseertrag liefert. Grundlage sind italienische Sorten, denen K\u00e4ltetoleranz und Kurztagswachstum durch deutsche beziehungsweise s\u00fcdamerikanische Sorten mitgegeben werden. Die auf diese Weise modifizierten Pflanzen liegen in ihrem Biomasse- und Zelluloseertrag deutlich h\u00f6her als etablierte Sorten, k\u00f6nnen jedoch nicht als Futterpflanzen genutzt werden, da sie in Mitteleuropa nicht zur Reife kommen.<\/p>\n

Dr. Fridolin Krausmann von der Universit\u00e4t Klagenfurt<\/a> betrachtet ebenfalls die Biomasseproduktion, stellt sie jedoch in einen \u00f6kologischen Zusammenhang. Er betrachtet das Ph\u00e4nomen der gesellschaftlichen Aneignung der Netto-Prim\u00e4rproduktion (human appropriation of net primary production – HANNP), demnach sich die Menschheit aktuell etwa 25% der gesamten Biomasse der Erde zu Nutze macht. Den Weltmarkt f\u00fcr Zucker als aktuellem und k\u00fcnftigem Hauptrohstoff bei der Nutzung Nachwachsender Rohstoffe sowie die Wechselwirkungen mit dem Etanolmarkt betrachtete Dr. Helmut Ahlfeld vom Marktforschungsinstitut F.O. Licht<\/a>. Entgegen anderslautenden Pognosen erwartet er keine Preissteigerungen. Im Gegenteil: Aufgrund einer seit Jahren gesteigerten \u00dcberproduktion von Zucker in Brasilien, Indien und Thailand geht er von einem offensiven Verkauf der Zuckereserven und einem entsprechenden Preisr\u00fcckgang aus. Auf lange Sicht prognostiziert er stabile Preise auf hohem Niveau durch die Konkurrenznutzung f\u00fcr die Ethanolproduktion sowie durch verteuerte Kosten f\u00fcr die Zuckererzeugung infolge ansteigender \u00d6lpreise.<\/p>\n

Produkte Industrieller Biotechnologie <\/b>
Die Evonik Industries AG<\/a> ist eine der Firmen, die eine Vorreiterrolle in der Industriellen Biotechnologie spielen und daher in diesem Bereich \u00fcber mehrj\u00e4hrige Erfahrung verf\u00fcgen. Entsprechend facettenreich ist das Spektrum der Nutzungs- und Forschungsans\u00e4tze aus dem Hause Evonik. Dr. Andreas Karau stellte die Erfolgsgeschichte der fermentativen Herstellung von Aminos\u00e4uren zum Einsatz in der Pharmaindustrie dar. Diese Hauptproduktionsmethodik aller heute im industriellen Ma\u00dfstab ben\u00f6tigten Aminos\u00e4uren konnte sich nach etwa dreij\u00e4hriger Entwicklungs- und Forschungszeit gegen\u00fcber der bisher vorherrschenden Chromatographie bzw. Extraktion etablieren. <\/p>\n

Dr. Oliver Thum von Evonik-Goldschmidt<\/a> beleuchtete Probleme bei der biokatalytischen Produktion hochviskoser Kosmetikbestandteile und daraus resultierende Anlagenentwicklungen. Die spezifischen Anspr\u00fcche des Mediums f\u00fchrten zur Entwicklung von Blasens\u00e4ulen als Alternative zu herk\u00f6mmlichen R\u00fchrkesseln, bei denen die Enzyme durch Scherkr\u00e4fte zerst\u00f6rt wurden. Auch Dr. Achim Marx berichtete als Vertreter der Evonik. Er stellte die fermentative Herstellung von 3-Hydroxyisobutters\u00e4ure als Beispiel f\u00fcr die Produktion einer zentralen Bulk-Chemikalie vor, die \u00fcber den bakteriellen Zellstoffwechsel gewonnen werden kann.<\/p>\n

Verkn\u00fcpfung mit der Grundlagenforschung<\/b>
Wie sehr die Anwendung der Industriellen Biotechnologie mit der Grundlagenforschung verwoben ist, wurde an vielen Stellen des Symposiums deutlich. Zur Nutzung fermentativer Prozesse ist grunds\u00e4tzlich ein umfassendes und tiefgehendes Verst\u00e4ndnis der Systembiologie der als Produzenten in Frage kommenden Mikroorganismen notwendig. Voraussetzung hierf\u00fcr sind Kenntnisse \u00fcber das Genom als genetische Grundlage, \u00fcber das Metabolom als Stoffwechselgrundlage und \u00fcber des Proteom als Basis der f\u00fcr die Prozesse wichtigen Proteine und Enzyme. Um die gew\u00fcnschten Endprodukte durch biokatalytische Prozesse zu erzeugen, setzen die Forscher sowohl auf das Auffinden brauchbarer Enzyme und deren Design als synthetische Enzyme, als auch auf das Metabolic Engineering und die gentechnische Rekombination zur Herstellung optimaler Fermentationsorganismen. Professor Dr. Wolfgang Liebl von der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen<\/a> betonte dar\u00fcber hinaus die Bedeutung der Kenntnis bakterieller Biodiversit\u00e4t sowie der Metagenome und Metaproteome. Diese existieren vor allem in extremophilen Organismenaggregaten und k\u00f6nnen nicht \u00fcber einzelne Bakterienst\u00e4mme kultiviert werden.<\/p>\n

Wege zur Zellulose-Bioraffinerie<\/b>
Eines der Hauptziele der Industriellen Biotechnologie ist die Nutzung von Lignozellulosen als Rohstoff f\u00fcr Zucker. Lignozellulose stellt in Form von Holz den im gr\u00f6\u00dften Ma\u00dfstab vorhandenen Nachwachsenden Rostoff dar. Anders als St\u00e4rke entzieht dieser sich allerdings aufgrund seiner Struktur und Unl\u00f6slichkeit bis heute weitgehend dem enzymatischen Aufschluss und der Nutzung. Dr. Jochen Michels (DECHEMA<\/a>) stellte die Ergebnisse der Bem\u00fchungen dar, eine Bioraffinerie zum Aufschluss der Zellulose zu konstruieren. In einem ersten Schritt soll eine Extraktion nutzbarer Stoffe f\u00fcr Pharmaka, Aromen und Duftstoffe erfolgen. Im Buchenholz, das als Modell genutzt wird, ist dieser Schritt wenig effektiv. Verwertbare Stoffe wie Betulin und Betulins\u00e4ure sind in Fraktionen von weniger als 0,1% zu gewinnen. Zweiter Schritt ist ein L\u00f6sungsmittelaufschluss und eine mehrphasige Komponententrennung, bei der Lignin, Hemizellulose und Zellulose gewonnen werden. Die von der Arbeitsgruppe entwickelten Verfahren f\u00fchren zu einem Zelluloseaufschluss beim Buchenholz von etwa 82%, Endprodukte sind Glucose und Xylose in L\u00f6sung sowie kristallines Lignin. Eine Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist jedoch stark von einer hochpreisigen Nutzung des Lignins, beispielsweise als Ersatz der Phenole in MDF-Platten, abh\u00e4ngig – nur \u00fcber diese Finanzierung kann der gewonnen Zucker mit dem Weltmarktzucker konkurrieren. <\/p>\n

Eine effektivere und kosteng\u00fcnstigere Aufspaltung verspricht sich das Konsortium um Professor Liebl aus der Nutzung ionischer Fl\u00fcssigkeiten als Medium, um Zellulose zu l\u00f6sen und dann in fl\u00fcssiger Phase enzymatisch aufzuschlie\u00dfen. Bislang scheitern diese Ans\u00e4tze an der fehlenden Vef\u00fcgbarkeit von Enzymen, die in Ionischen Fl\u00fcssigkeiten stabil und aktiv sind.<\/p>\n

Proteinpolymere, Bernsteins\u00e4ure und Tenside<\/b>
Ein vollst\u00e4ndiger \u00dcberblick \u00fcber alle Forschungsinitiativen Industrieller Biotechnologie, die auf dem Symposium vorgestellt wurden, w\u00fcrde den Rahmen dieses Berichts sprengen, deshalb sollen einige der Vortr\u00e4ge nur angeschnitten werden. So stellte Dr. Markus Pietzsch von der MLU Halle-Wittenberg<\/a> einen neu entwickelten Kunststoff auf der Basis pflanzlicher Proteinen vor, der \u00fcber Transglutaminase vernetzt wird. Der als Folie entwickelte Werkstoff ist sehr schnell abbaubar und in einer ersten Phase der Markteinf\u00fchrung f\u00fcr Mulchfolien vorgesehen. Prof. Dr. Christoph Syldatik von der Universit\u00e4t Karlsruhe<\/a> konzentrierte sich auf die Optimierung von Rhamnolipiden, die als bakteriogene Biotenside genutzt werden k\u00f6nnen. Dr. Steffen Rupp und Dr. Ulrich Fehrenbacher vom Fraunhofer-Institut f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik (IGB<\/a>) produzieren \u00fcber Hefen und andere Pilze langkettige Dicarbons\u00e4uren, die zur Herstellung von Polyamiden oder Polyurethanen genutzt werden k\u00f6nnten. Dr. Karlheinz Bretz vom Fraunhofer-Institut UMSICHT<\/a> wiederum optimiert die fermentative Gewinnung von Bernsteins\u00e4ure. Dr. Hubert Bahl von der Universit\u00e4t Rostock<\/a> versucht, die biotechnologische Herstellung von Butanol und Aceton, die bereits seit dem ersten Weltkrieg bekannt ist und gro\u00dftechnisch betrieben wurde, wieder wirtschaftlich zu machen und die Organismen entsprechend biotechnisch zu optimieren. Einen st\u00e4rker anlagenorienterten Ansatz stellte Prof. Dr. Dirk Weuster-Botz aus dem Fachbereich Maschinenwesen an der TU M\u00fcnchen<\/a> vor. Als Bio-Verfahrenstechniker arbeitet er an der Optimierung der Fermentationsanlagen.<\/p>\n

Perspektiven der Industriellen Biotechnologie<\/b>
Am Ende der abschlie\u00dfenden Podiumsdiskussion stand vor allem die Erkenntnis, dass die Industrielle Biotechnologie als Zukunftstechnologie viel Potenzial hat, zugleich aber noch viele Probleme zur Etablierung bew\u00e4ltigt werden m\u00fcssen. Zentrale Aufgaben sind die hinreichende und zugleich nachhaltige Bereitstellung von Biomasse sowie die Koppel- und Kaskadennutzung Nachwachsender Rohstoffe in der chemischen Industrie, unter anderem durch die stoffliche Nutzung von Biogas in Form von Methanol. Die Erwartungen an innovative neue Produkte und Forschungsans\u00e4tze sind hoch. Weitere Herausforderungen stellen die notwendige Effizienz und Konkurrenzf\u00e4higkeit gegen\u00fcber etablierten Prozessen dar sowie die internationale Konkurrenz. Auch soziale Aufgaben stehen der Industriellen Biotechnologie bevor – notwendig ist eine umfassende und hochwertige Ausbildung sowie eine positive Information der \u00d6ffentlichkeit \u00fcber die Chancen der biotechnologischen Nutzung Nachwachsender Rohstoffe.<\/p>\n

(Vgl. Meldung vom 2008-06-03<\/a>.)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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