{"id":19781,"date":"2014-04-01T03:12:42","date_gmt":"2014-04-01T01:12:42","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=19781"},"modified":"2014-03-30T09:18:28","modified_gmt":"2014-03-30T07:18:28","slug":"frankfurter-turbohefen-vergaren-abfalle-zu-biosprit","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/frankfurter-turbohefen-vergaren-abfalle-zu-biosprit\/","title":{"rendered":"Frankfurter Turbohefen verg\u00e4ren Abf\u00e4lle zu Biosprit"},"content":{"rendered":"

26.03.2014 – Hefen sind Leistungstr\u00e4ger der Biotechnologie: Da sie Zucker aus Biomasse zu Ethanol verg\u00e4ren k\u00f6nnen, sind sie nicht nur bei Biokraftstoffherstellern gefragt. Das Dilemma: Hefen schmeckt der Zucker Glucose besser als die aus Pflanzenresten gewonnene Xylose. Deshalb verg\u00e4ren sie den Abfallzucker erst dann zu Bioethanol, wenn es keine Glucose mehr gibt. Dieses mehrstufige Vorgehen verl\u00e4ngert die Produktionszeiten und verursacht h\u00f6here Kosten. Im Fachjournal PNAS<\/a> (2014, Online-Vorabver\u00f6ffentlichung<\/a>) berichten Frankfurter Forscher um Eckhard Boles, wie sie den Hefen beigebracht haben, die beiden Zucker gleichzeitig zu verwerten. Auf dem Weg zum Biosprit der zweiten Generation w\u00e4ren die Turbohefen ein wichtiger Fortschritt. Die Studie wurde unter anderem vom Bundesministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft unterst\u00fctzt.<\/p>\n

In Biokraftstoffe der zweiten Generation werden gro\u00dfe Hoffnungen gesetzt, weil sie aus Abfallstoffen gewonnen werden k\u00f6nnen und somit nicht die ethischen Probleme der \u201eTeller-Tank-Debatte\u201c aufwerfen. Zudem spart ihre Herstellung deutlich mehr Treibhausgase ein. Der Clou: In Pflanzenabf\u00e4llen schlummern noch jede Menge Zuckermolek\u00fcle wie Cellulose, Hemicellulose und Xylose, die f\u00fcr die Biosprit-Produktion genutzt werden. Die Produktion von sogenanntem Cellulose-Ethanol ist inzwischen marktf\u00e4hig geworden. Ende 2013 hat die Firma Beta Renewables in Norditalien die weltweit erste kommerzielle Produktion von j\u00e4hrlich etwa 75 Millionen Liter Bioethanol aus landwirtschaftlichen Reststoffen in Betrieb genommen. Weitere Gro\u00dfanlagen in den USA sollen im Laufe dieses Jahres folgen. In Deutschland betreibt das Unternehmen Clariant im bayerischen Straubing eine Demonstrationsanlage zur Herstellung von Cellulose-Ethanol aus Stroh (mehr…). Der Aufbau der Demonstrationsanlage wurde vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) mit f\u00fcnf Millionen Euro unterst\u00fctzt.<\/p>\n

Herk\u00f6mmliche Hefen bevorzugen Glucose<\/h3>\n

Alle diese Technologien setzen auf genetisch ver\u00e4nderte Hefen, die in riesigen Tanks mit Zuckermolek\u00fclen wie Glucose und Xylose gef\u00fcttert werden und diese zu Ethanol verg\u00e4ren. Ein Knackpunkt: Die Hefen sind bei ihrer Kost \u00e4u\u00dferst w\u00e4hlerisch. \u201eDas Problem liegt in der Zuckeraufnahme in die Hefezelle\u201c, sagt Eckhard Boles vom Institut f\u00fcr Molekulare Biowissenschaften der Goethe-Universit\u00e4t in Frankfurt am Main. \u201eDas Zuckertransportsystem bevorzugt die Aufnahme von Glucose. Erst wenn diese verbraucht ist, kann auch die Xylose aufgenommen und in Bioethanol umgewandelt werden\u201c, erl\u00e4utert Boles im Gespr\u00e4ch mit biotechnologie.de. Dieses mehrstufige Vorgehen wird zum Hemmschuh in der Produktion. Denn so dauert es wesentlich l\u00e4nger, bis die Zuckerbr\u00fche in den Fermentern vergoren ist. Das macht die Verfahren unter dem Strich aufwendiger und verursacht h\u00f6here Kosten.<\/p>\n

Transporter umfunktioniert, Blockade gel\u00f6st<\/h3>\n

Mikrobiologen wollen aus dem Verg\u00e4rungs-Hintereinander ein Nebeneinander machen und sind schon seit mehr als 15 Jahren auf der Suche nach Transportsystemen, die bevorzugt Xylose aufnehmen und Glucose ignorieren. Bisher vergeblich: \u201eIn der Natur werden s\u00e4mtliche Xylosetransporter von Glucose blockiert\u201c, sagt Boles. Mithilfe molekularer Tricks hat das Team um Boles nun aber doch ein rein auf Xylose ausgerichtetes Aufnahmesystem in der Zellh\u00fclle von Hefen entdeckt. \u201eWir haben nach Mutanten gefahndet, bei denen ein urspr\u00fcnglicher Glucose-Transporter so umgewandelt ist, dass er fortan nur noch Xylose, aber keine Glucose mehr transportieren kann\u201c, erl\u00e4utert Boles.<\/p>\n

Nach mehrj\u00e4hriger Suche wurden die Frankfurter Forscher f\u00fcndig. Den molekularen Aufbau ihres umfunktionierten Xylose-Transportsystems haben sie auch mit strukturbiologischen Daten aus anderen Labors abgeglichen und so weitere Erkenntnisse \u00fcber die Funktionsweise gewonnen.<\/p>\n

Kosteng\u00fcnstigere Produktion<\/h3>\n

Neben grundlegender Erkenntnisse er\u00f6ffnen sich mit dem Fund neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die Biosprit-Produktion. Ver\u00e4ndert man nun die Hefen so, dass sie beide Transportsysteme besitzen, dann k\u00f6nnen sie in Zukunft die beiden Zucker Glucose und Xylose gleichzeitig und damit deutlich schneller zu Bioethanol umsetzen. Erste solche Versuche mit den Turbohefen sind bereits unterwegs. \u201eWir haben die neuen Xylose-Transporter bereits in unsere Industriehefen eingebracht\u201c, sagt Boles. Allerdings gebe es in Hefezellen noch eine gro\u00dfe Zahl alternativer Glucosetransporter, die die messbaren Effekte schm\u00e4lerten. Das wollen die Forscher nun optimieren. Vor f\u00fcnf Jahren sorgte Boles Team bereits f\u00fcr Schlagzeilen, weil es den Frankfurtern gelungen war, Hefen gentechnisch so aufzur\u00fcsten, dass sie fortan Xylose verg\u00e4ren k\u00f6nnen (mehr…). \u00dcber die in der Schweiz ans\u00e4ssige Firma Butalco, die Boles mitgegr\u00fcndet hat, wurde das Patent f\u00fcr die Xylose verg\u00e4renden Hefen im Jahr 2012 f\u00fcr mehrere Millionen Euro an das franz\u00f6sische Unternehmen Lesaffre auslizensiert. Auch Weiterentwicklungen des nun ver\u00f6ffentlichten Xylose-Transportersystems will der Frankfurter Universit\u00e4tsforscher patentieren lassen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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