Anfang 2015 gr\u00fcndete die Karlsruher Firma Biotensidon GmbH ein Tochterunternehmen im Bereich der wei\u00dfen Biotechnologie. In einem Fermenter-Prototypen werden dort Rhamnolipide, besonders oberfl\u00e4chenaktive Biotenside, produziert. Durch diese Entwicklung, die in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des ‘Science & Technology Center in Ukraine’ durchgef\u00fchrt wird, k\u00f6nnen nun herk\u00f6mmliche erd\u00f6lbasierte Tenside durch Biotenside ersetzt werden. Diese sind nicht nur besonders vielseitig, sondern auch vollkommen biologisch abbaubar.<\/p>\n
Nach Sch\u00e4tzungen werden j\u00e4hrlich weltweit mindestens 18 Millionen Tonnen Tenside produziert. Ob als Emulgator in der Gesichtscreme oder als Fettl\u00f6ser im Geschirrsp\u00fclmittel – Tenside begegnen uns \u00fcberall. Diese Eigenschaften beruhen auf dem amphiphilen Aufbau der Tensid-Molek\u00fcle. Dank ihres hydrophilen Kopfes und eines hydrophoben Schwanzes wirken sie wie ein Verbindungsglied zwischen verschiedenen Fl\u00fcssigkeiten. Als oberfl\u00e4chenaktive Molek\u00fcle setzen sie auch die Oberfl\u00e4chenspannung von Fl\u00fcssigkeiten herab. Daher zerl\u00e4uft ein Wassertropfen nach Tensidzugabe wesentlich weiter und beh\u00e4lt nicht seine nahezu kugelige Form.<\/p>\n
Die meisten herk\u00f6mmlichen Tenside basieren auf Erd\u00f6l und sind oftmals umweltbelastend. Sie erf\u00fcllen zwar den gesetzlich geforderten Prim\u00e4rabbaugrad – aber dieser bezieht sich lediglich auf den Verlust der Grenzfl\u00e4chenaktivit\u00e4t. Ein vollst\u00e4ndiger biologischer Abbau wird bei diesen Tensiden oft nicht erreicht. Daher werden bereits ein Viertel der oberfl\u00e4chenaktiven Substanzen aus nachwachsenden Rohstoffen wie Palm- oder Kokos\u00f6l chemisch hergestellt – sie gelten als vollst\u00e4ndig biologisch abbaubar. \u201eAber auch Mikroorganismen k\u00f6nnen Tenside produzieren, die biologisch abbaubar sind – sogenannte Biotenside,\u201c wei\u00df Rolf Hartmann, Vertriebsleiter der Biotensidon GmbH aus Karlsruhe – einem Unternehmen, das sich in den letzten dreieinhalb Jahren auf biologische Reinigungsmittel spezialisiert hat.<\/p>\n
Biotenside sind somit eine Gruppe oberfl\u00e4chenaktiver Molek\u00fcle, die unter anderem von Bakterien oder Pilzen produziert werden. Bakterien zum Beispiel geben diese in ihre Umgebung ab. Die Tensid-Molek\u00fcle k\u00f6nnen hier in ihrer nat\u00fcrlichen Funktion die Oberfl\u00e4chenspannung des Fl\u00fcssigkeitsfilms herabsetzen und erleichtern so das Schw\u00e4rmen der Bakterien. In anderen F\u00e4llen werden Biotenside auch in die Bakterien-Zellwand eingelagert, um ihre Eigenschaften zu ver\u00e4ndern.<\/p>\n
Neben ihrem breiten Wirkungsspektrum sind die meisten Biotenside kaum toxisch und besitzen eine antimikrobielle Wirkung gegen bestimmte Bakteriengruppen. Das qualifiziert sie zum Beispiel als Zusatz bei Kosmetika, Hautseifen oder auch f\u00fcr pharmazeutische Produkte. Au\u00dferdem sind sie biologisch abbaubar, wodurch sie in nahezu allen Bereichen eingesetzt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ein Beispiel f\u00fcr ein mikrobielles Biotensid sind Rhamnolipide (RL). Diese geh\u00f6ren zu den Glykolipiden, da sie mindestens ein Zuckermolek\u00fcl (hier Rhamnose) besitzen. Es sind circa 60 verschiedene Rhamnolipid-Typen bekannt. Die vier h\u00e4ufigsten Vertreter, RL1 bis RL4, werden von dem Bakterium Pseudomonas aeruginosa als Mix produziert und in das Medium abgegeben. Obwohl Rhamnolipide exzellente Tensid-Eigenschaften aufweisen, werden sie bisher kaum industriell produziert, da herk\u00f6mmliche Verfahren sehr kostenintensiv sind. Eine der h\u00f6chsten Rhamnolipid-Konzentrationen (112 g\/l) wurde 1997 mit dem Stamm P. aeruginosa realisiert. Dieser produktionsstarke Stamm ist aber ein Humanpathogen der Risikogruppe 2 – eine wirtschaftliche Herausforderung an den Produktionsprozess und die Produktionsst\u00e4tte. Daher sind die Produktionskosten f\u00fcr Biotenside in der Regel auch etwa 40-mal h\u00f6her als die synthetischer Tenside.<\/p>\n
Aus diesem Grund sucht man weltweit nach einem nicht-pathogenen Produktionsstamm. Aber die bisher erreichten Rhamnolipid-Konzentrationen alternativer St\u00e4mme waren um den Faktor 50 bis 400 geringer. Schlie\u00dflich wurde man doch f\u00fcndig. Die Firma Biotensidon ist heute im Besitz eines konkurrenzf\u00e4higen nicht-pathogenen Wildtyps vom Stamm Pseudomonas aeruginosa. \u201eDieser Pseudomonaden-Stamm ist nachweislich nicht pathogen und es kann unter regul\u00e4ren Laborstandards mit ihm gearbeitet werden. Auch unter dem Aspekt der Verbraucherakzeptanz war das eine wichtige Voraussetzung\u201c, erl\u00e4utert Dr. Alexandr Shulga, wissenschaftlicher Projektleiter der Biotensidon. \u201eDieser spezielle Stamm produziert ein Rhamnolipid-Gemisch der Di-Rhamnolipiden RL3 und RL4. Diese Rhamnolipide sind aufgrund ihrer Eigenschaften ideal, um bisher eingesetzte Tenside zu ersetzten und so ein Produkt ma\u00dfgeblich aufzuwerten.\u201c<\/p>\n
\u201eAls Produktionsstandort konnten wir gl\u00fccklicherweise optimale R\u00e4umlichkeiten in Bruchsal finden,\u201c so Hartmann. Das n\u00f6tige wissenschaftliche Know-how f\u00fcr den Aufbau einer wirtschaftlich darstellbaren Rhamnolipid-Produktion fand man in einem ukrainischen Forscherteam des Science & Technology Center in Ukraine (STCU) in Kiew. Daher wurde eine Kooperation mit dem STCU ausgehandelt. So konnte kurz darauf das mittlerweile 7-k\u00f6pfige Spezialisten-Team um Shulga seine Arbeit aufnehmen.<\/p>\n
\u201eWir konnten die im Laborma\u00dfstab schon funktionierende Rhamnolipid-Produktion in einen 100-Liter-Fermenter \u00fcbertragen,\u201c erz\u00e4hlt J\u00f6rg Joegel, Technischer Leiter des Projektes. \u201eDie eigentliche Herausforderung aus technischer Sicht war eine vermehrte Schaumbildung w\u00e4hrend der Produktion im Fermenter, was die Rhamnolipid-Produktion erheblich st\u00f6rte.\u201c Zusammen entwickelte man die L\u00f6sung: Ein neuartiger Innenausbau des Fermenters sorgt f\u00fcr minimales Schaumvorkommen. \u201eSo konnten wir auch auf den Einsatz chemischer Anti-Schaummittel verzichten,\u201c erkl\u00e4rt Joegel. Nach diesem Erfolg konnten nun Shulga und sein Team die n\u00f6tigen Prozessparameter sowie die N\u00e4hrmedium-Zusammensetzung f\u00fcr eine \u00dcberproduktion optimieren. \u201eIm Laborma\u00dfstab wird eine \u00dcberproduktion von Rhamnolipiden bei Pseudomonaden durch eine N\u00e4hrstoff-Limitation angeregt. Dieser Ansatz lie\u00df sich aber nicht auf die Produktion im Fermenter \u00fcbertragen. Dieses Problem haben wir nun auf anderem Wege l\u00f6sen k\u00f6nnen,\u201c erl\u00e4utert Shulga, der 20 Jahre Erfahrung im Bereich der Rhamnolipid-Produktion in die Entwicklung mit einbringt.<\/p>\n
\u201eAnfang Februar konnte nach zweieinhalb Jahren F&E-Arbeit zum ersten Mal Rhamnolipid-haltiges Medium aus dem 100-Liter-Fermenter gewonnen werden – in einer erfolgversprechenden Konzentration von 10 g\/l. Und das Feintuning zahlte sich schon nach wenigen Wochen aus. Heute produzieren wir Rhamnolipide in einer Konzentration von 15 g\/l im zellfreien \u00dcberstand,\u201c so Joegel. Eine erfolgreiche Produktion scheint nun realistisch, aber jedes neue Produkt ist mit einem wirtschaftlichen Risiko behaftet. Daher wurde die Produktion in einer separaten Tochtergesellschaft der Biotensidon erst einmal ausgegr\u00fcndet.<\/p>\n
\u201eDa unsere Produktion jetzt l\u00e4uft, k\u00f6nnen wir zusammen mit neuen Investoren das Vorhaben vorantreiben. Geplant ist die Installation mehrerer 250-Liter-Fermenter in den n\u00e4chsten Monaten, um eine laufende Produktion sicherzustellen. Unser Trumpf: Die Biotensidon kann als etablierte Vertriebsgesellschaft f\u00fcr biologische Reinigungsmittel auf ein weltweites Vertriebsnetz zur\u00fcckgreifen. Um die ersten Anfragen bedienen zu k\u00f6nnen, wird in K\u00fcrze ein Spr\u00fchtrockner zur Herstellung von reinem Rhamnolipid-Pulver angeschafft\u201c, so Hartmann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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