Viele Chemikalien die t\u00e4glich in Schmiermitteln oder Waschpulver zum Einsatz kommen, werden aus fossilem Roh\u00f6l gewonnen. Da dieser Rohstoff aber begrenzt ist und die Reserven langsam aber sicher zur Neige gehen, ist es wichtig, geeignete Ersatzstoffe zu finden. Nur so k\u00f6nnen dringend gebrauchte Arbeitsmaterialien auch weiterhin zur Verf\u00fcgung stehen. Sandra He\u00df von der Universit\u00e4t Konstanz arbeitet deshalb an einem interdisziplin\u00e4ren Dissertationsprojekt, das die Gewinnung von Kunststoffen, Schmierfetten oder Tensiden aus Algen\u00f6l erforscht.<\/p>\n
Der Lehrstuhl f\u00fcr Chemische Materialwissenschaft arbeitet bereits seit einigen Jahren an der Erforschung erneuerbarer Rohstoffe. Dabei lag der Fokus zun\u00e4chst auf Pflanzen\u00f6len, die aus Raps oder Sonnenblumenkernen gewonnen werden. Diese enthalten viele unges\u00e4ttigte Fetts\u00e4uren, die wertvolle Doppelbindungen aufweisen. Mithilfe der isomerisierenden Alkoxycarbonylierung k\u00f6nnen diese zu einem linearen Diester umgewandelt werden, aus dem zusammen mit einem Diol ein neuer, erd\u00f6lfreier Kunststoff gewonnen wird.<\/p>\n
Leider werden aber f\u00fcr die Gewinnung von Raps- und Sonnenblumen\u00f6l landwirtschaftliche Anbaufl\u00e4chen ben\u00f6tigt, die in direkter Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau stehen k\u00f6nnen. Aus diesem Grund sollte das erprobte Verfahren auf Algen\u00f6l ausgeweitet werden, wof\u00fcr eigens eine Kooperation mit dem Lehrstuhl f\u00fcr \u00d6kophysiologie ins Leben gerufen wurde. Der Vorteil des Algen\u00f6ls liegt darin, dass f\u00fcr die Algenkultivierung keine l\u00e4ndlichen Anbaufl\u00e4chen gebraucht werden, es im Jahreszyklus zu weniger Schwankungen kommt und dass die Algen nicht auf S\u00fc\u00dfwasser angewiesen sind, sondern sehr gut im Salzwasser gedeihen. Algen produzieren au\u00dferdem einzigartige Fetts\u00e4uren, die in Pflanzen nicht vorhanden sind.<\/p>\n
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Biotechnologie ist die Lehre aller Verfahren, die lebende Zellen oder Enzyme zur Stoffumwandlung und Stoffproduktion nutzen.
\nGentechnik ist ein Sammelbegriff f\u00fcr verschiedene molekularbiologische Techniken. Sie erm\u00f6glicht, DNA-St\u00fccke unterschiedlicher Herkunft neu zu kombinieren, in geeigneten Wirtszellen zu vermehren und zu exprimieren.
\nLipide sind Fette und fett\u00e4hnliche Substanzen.
\nFetts\u00e4uren sind Carbons\u00e4uren (organische S\u00e4uren) die oft aus langen, unverzweigten Kohlenstoffketten bestehen. Sie k\u00f6nnen entweder ges\u00e4ttigt oder unges\u00e4ttigt sein und sind Bestandteil von Fetten und \u00d6len.
\nUnter Photosynthese wird die Erzeugung hochmolekularer energiereicher Verbindungen (Glukose) aus einfachen Molek\u00fclen (Kohlendioxid, Wasser) verstanden, wobei betr\u00e4chtliche Mengen Sauerstoff entstehen. Chlorophyllhaltige Organismen (h\u00f6here Pflanzen, Algen, phototrophe Bakterien) nutzen daf\u00fcr die Sonnenlichtenergie.
\nFossile sind aus der erdgeschichtlichen Vergangenheit stammende \u00dcberreste von Tieren oder Pflanzen.<\/p>\n
Die Algen, mit denen an der Universit\u00e4t Konstanz geforscht wird, sind gen\u00fcgsame Einzeller. Sie betreiben Photosynthese, wodurch ihr Anbau gleichzeitig einen Beitrag zur CO2-Fixierung leistet. Zudem enthalten Algenzellen ein Drittel mehr Fett als zum Beispiel Rapssaat, was ihre Ergiebigkeit erheblich steigert. \u201eF\u00fcr den Anbau der Algen ben\u00f6tigt man lediglich Licht, Kohlenstoffdioxid und Salzwasser”, erkl\u00e4rt Sandra He\u00df, die sich im Rahmen ihres Dissertationsprojekts intensiv mit den Algen auseinandersetzt. F\u00fcr ihre Forschung kommt die Mikroalge Phaeodactylum tricornutum zum Einsatz, die durch ihren hohen Lipidanteil und ihr schnelles Wachstum auff\u00e4llt. Die Mikroalge l\u00e4sst sich durch die Regulierung einfacher Parameter wie Lichtverh\u00e4ltnisse, Temperatur oder Salzgehalt so modifizieren, dass die Fetts\u00e4uren in den Zellen die optimale Zusammensetzung zur Roh\u00f6lgewinnung entwickeln.<\/p>\n
Geerntet werden die Fetts\u00e4ureverbindungen dann per Zentrifuge. Um an die Lipide in den Zellen zu kommen, werden die Algen mittels Ultraschall zerst\u00f6rt und das Algen\u00f6l mit organischen L\u00f6sungsmitteln extrahiert. Dieses enth\u00e4lt nicht nur Lipide, sondern auch Chlorophyll, was die gr\u00fcne Farbe des neu gewonnenen Rohstoffs erkl\u00e4rt. Das so gewonnene \u00d6l kann f\u00fcr vielseitige Zwecke eingesetzt werden.<\/p>\n
Bisher wurde das Algen\u00f6l haupts\u00e4chlich daraufhin getestet, ob es sich f\u00fcr die Produktion von Kunststoffen eignet. Doch die Einsatzf\u00e4higkeiten sind wesentlich vielseitiger. \u201eIm Rahmen meines Dissertationsprojekts geht es darum zu erforschen, wie die Fetts\u00e4uren durch andere chemische Reaktionen noch weiter nutzbar gemacht werden k\u00f6nnen”, erkl\u00e4rt Sandra He\u00df. Die M\u00f6glichkeiten scheinen hier fast unendlich. So soll das Algen\u00f6l in Zukunft f\u00fcr Tenside, Schmiermittel und Farbstoffe zum Einsatz kommen, die bisher aus Erd\u00f6l produziert werden. Da Erd\u00f6l als fossiler Rohstoff eines Tages aufgebraucht sein wird, ist es wichtig, rechtzeitig nach Alternativen zu suchen. Aufgrund der einzigartigen Fetts\u00e4urestrukturen in den Algen ist es au\u00dferdem m\u00f6glich ganz neue Verbindungen herzustellen.<\/p>\n
Aus diesem Grund arbeiten an der Universit\u00e4t Konstanz die Fachbereiche Chemie und Biologie eng zusammen, um effiziente Ergebnisse zu liefern. So werden die Algen in der Biologie kultiviert, wo auch Experimente dazu stattfinden, welche Licht- und Temperaturverh\u00e4ltnisse f\u00fcr das Wachstum der Einzeller optimal sind. Au\u00dferdem werden hier gentechnisch ver\u00e4nderte Algenst\u00e4mme entwickelt, die mehr Lipide produzieren. Die Chemie besch\u00e4ftigt sich hingegen mit der Ernte, der Extraktion sowie dem Versuch, die Ergebnisse der Algen\u00f6lumwandlung durch chemische Reaktionen noch zu verbessern und zu modifizieren.<\/p>\n
\u201eIch habe meinen Masterabschluss im Studiengang Life Science an der Universit\u00e4t Konstanz gemacht. Das bedeutet, dass ich einen guten Einblick in beide Fachbereiche habe und im Rahmen des Projekts sowohl f\u00fcr die Chemie als auch f\u00fcr die Biologie t\u00e4tig sein kann. Je nachdem wo der Schwerpunkt meiner Doktorarbeit gerade liegt”, beschreibt Sandra He\u00df ihre Arbeitsweise. Die Zusammenarbeit mit Forschern aus verschiedenen Fachbereichen, erm\u00f6glicht es der jungen Forscherin, die Materie aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten, was sich fruchtbar auf ihre Arbeit auswirkt. \u201eDie M\u00f6glichkeiten auf dem Gebiet dieses neuen Rohstoffs sind unendlich, deshalb ist das Thema meiner Doktorarbeit ja auch so sch\u00f6n und vielseitig”, erl\u00e4utert die Doktorandin begeistert.<\/p>\n
Die Forschung hat gezeigt, dass die Zusammensetzung des Algen\u00f6ls einzigartig ist, denn es enth\u00e4lt im Vergleich zu anderen Quellen wie Sonnenblumen- oder Raps\u00f6l verschiedene Fetts\u00e4urestrukturen, die besonders gut f\u00fcr die Gewinnung hochwertiger Zwischenstufen von Chemikalien geeignet sind.<\/p>\n
Im Moment sind die Roh\u00f6l-Ausbeuten aus der Mikroalge zwar noch nicht mit denen von Erd\u00f6l vergleichbar, doch mit dem Schwinden der fossilen Reserven kommt Alternativprodukten wie Algen\u00f6l eine immer gr\u00f6\u00dfere Bedeutung zu. \u201eSelbstverst\u00e4ndlich arbeiten wir daran, die Herstellung von Algen\u00f6l effizienter zu machen, aber wir k\u00f6nnen das Erd\u00f6l nicht von heute auf morgen ersetzen. Wir stehen erst am Beginn der Gewinnung und Nutzung dieses nachwachsenden Rohstoffs”, sagt Sandra He\u00df abschlie\u00dfend.<\/p>\n
Sandra He\u00df hat 2008 Abitur am\u00a0Biotechnologischen Gymnasium der Mathilde-Weber-Schule in T\u00fcbingen gemacht und ist f\u00fcr ihre Leistung mit dem MTZ\u00ae-BIOPRO Sch\u00fclerpreis 2008 ausgezeichnet worden.<\/p>\n
Der MTZ\u00ae-BIOPRO Sch\u00fclerpreis wird gemeinsam von der MTZ\u00aestiftung und der BIOPRO Baden-W\u00fcrttemberg an die besten Abiturienten beruflicher Gymnasien mit biotechnologischer Ausrichtung in Baden-W\u00fcrttemberg vergeben.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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