Forschungen an Pilzen zur Herstellung von Biodiesel
Weltweit wird angestrebt, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu senken. Sie durch Biodiesel zu ersetzen, könnte kostengünstiger, zuverlässiger und nachhaltiger sein. Angaben der World Bioenergy Association (WBA) zufolge wurden 2018 mehr als 41 Milliarden Liter Biodiesel erzeugt. Da die Produktionskosten allerdings noch enorm sind, ist Biodiesel bislang keine ernstzunehmende Konkurrenz für fossile Dieselkraftstoffe. „Kritisch ist, dass bei der Standardproduktion von Biodiesel das minderwertige Nebenprodukt Rohglycerin anfällt, was mindestens 10 % des Endprodukts ausmacht“, erklärt Thuy An Phan Nguyen, Forscherin am Institut für Angewandte Mikrobiologie der RWTH Aachen Universität. „Gefragt sind also neue Lösungen, um aus diesem Rohglycerin ein wirtschaftlich rentables Produkt zu machen.“ Eine machbare Strategie wäre der Einsatz von Ustilaginaceae – einer Pilzart, die Rohglycerin in industriell verwendbare Chemikalien umsetzen kann. Unterstützt durch das EU-finanzierte Projekt Meta-Origami und ein Marie-Skłodowska-Curie-Einzelstipendium erforscht Phan dessen Potenzial nun genauer.
Wichtige Ergebnisse
Besonders sind Ustilaginaceae-Pilze vor allem, so Phan, weil sie sowohl in haploidem als auch einzelligem Zustand wachsen, was sie für industrielle Anwendungen geradezu prädestiniert. Am Beispiel von Ustilago trichophora, einer speziellen Ustilaginaceae-Art, erklärt sie: „Gelänge es, den Kohlenstoffverlust bei der Kultivierung zu verhindern, wäre er ein idealer Kandidat für die industrielle Produktion von Malaten (Estern und Salzen der Äpfelsäure), einem Schlüsselfaktor für die Verwertung von Rohglycerin.“ Dem stand bislang entgegen, dass für keine Ustilaginaceae-Art weder das metabolische Netzwerk noch dessen Funktion beschrieben sind – eine Aufgabe, der sich nun das Projekt Meta-Origami widmete. „Motivation für das Projekt war vor allem, das Potenzial von Ustilaginaceae als Non-Food-Biomasse oder in bioindustriellen Abfallströmen als Substrat zur Herstellung industriell relevanter Substanzen zu nutzen“, ergänzt Phan. Das Projekt kann bereits gute Ergebnisse vorweisen, die vor allem zeigen, wie U. trichophora eingesetzt werden kann, um aus Glycerin verwertbare chemische Stoffe zu erzeugen. U. a. wurde eine allgemeine Methodik für die metabolomische Modifizierung von U. trichophora-Stämmen entwickelt. Mit dieser Methodik konnte biochemisches Grundlagenwissen zu intra- und extrazellulären Metaboliten gewonnen werden, um die Produktion von Malaten zu steigern. „In unserer Studie liegt der Schwerpunkt auf der biotechnologischen Nutzung von Ustilaginaceae, was auch den Wissenstransfer zwischen europäischen und außereuropäischen Ländern fördern wird“, bemerkt Phan.
Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit in der Gesellschaft
Die Erzeugung von Biodiesel ist eine Schlüsseltechnologie für die industrielle Entwicklung Europas. Laut WBA wurden in Europa 2018 rund 15,7 Milliarden Liter Biodiesel erzeugt, was 37,5 % der gesamten Weltproduktion ausmacht. Durch Steigerung der Produktionskapazitäten für Äpfelsäure kommt das Projekt Meta-Origami der europäischen Biodieselindustrie entgegen und macht den Raffinerieprozess insgesamt sowohl umweltfreundlicher als auch ökonomisch rentabler. „Unsere Vorschläge zur Nutzung nicht-fossiler Non-Food-Energieträger fördern die gesellschaftliche Akzeptanz dieses Konzepts hin zu einer echten Bioökonomie“, so Phan abschließend. „Insgesamt werden die wissenschaftlichen, sozialen, ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile zu mehr Nachhaltigkeit in der Gesellschaft und dem Erhalt und der Schaffung von Arbeitsplätzen beitragen, nicht zuletzt aber die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen senken.“
Schlüsselbegriffe
Meta-Origami, Pilze, Biodiesel, fossile Brennstoffe, nachhaltig, Bioenergie, Diesel, Rohglycerin, industrielle Chemikalien, Bioökonomie
