Effektives Bioverfahren zur Ethanol-Herstellung

Ethanol (Trinkalkohol), der vor allem in Brasilien und den USA als Treibstoff für Fahrzeuge genutzt wird, lässt sich künftig aus Holz und anderen Faserpflanzen herstellen, zumindest wenn es nach Forschern der Forscher an der University of Illinois in Urbana und Champaign geht. Bisher besteht der Rohstoff für die Produktion von Alkohol für die Mobilität vor allem aus Nahrungsmitteln wie Zuckerrohr und Getreide. Die Experten hingegen setzen eine manipulierte Hefe ein.

Lignocellulose, also Holz, bezieht seinen Namen aus den Hauptbestandteilen Cellulosefasern und Lignin, das die Fasern wie ein Kleber zusammenhält, sodass feste Strukturen entstehen, von Gräsern bis zu Buche, Eiche und Mammutbaum, die äußerst fest sind. Aber Holz enthält auch Acetat und die Zuckerarten Glukose und Xylose. Während sich Glukose leicht umwandeln lässt, tun sich Hefen mit Xylose schwerer, sodass die Ausbeute leidet. Acetat vertragen sie ganz und gar nicht. Deshalb muss das Holz bisher in seine Bestandteile Lignin und Cellulose zerlegt werden, ehe sich die Hefen einsetzen lassen.

"Wir haben das erste Verfahren entwickelt, mit dem sich neben der Glukose auch Xylose und vor allem Acetat in den Treibstoff Ethanol umwandeln lassen", sagt Forscher Yong-Su Jin. Er und sein Doktorand arbeiteten mit Switchgras, auch Rutengras genannt, das in den Prärien der USA weitverbreitet ist. Die manipulierte Hefe vertrug das Acetat ohne Probleme, mehr noch: Es steigerte die Umsetzung der Zucker. "Wir haben herausgefunden, dass wir das, was bisher als giftige, nutzlose Substanz angesehen wurde, als ergänzende Kohlenstoffquelle mit Xylose verwenden können, um Treibstoffe und wertvolle Chemikalien wie Triessigsäurelacton (TAL) und Vitamin A herzustellen", sagt Jin.

TAL-Ausbeute um Faktor 14 erhöht

TAL ist eine Plattformchemikalie, aus der wichtige Produkte hergestellt werden können. Bisher wird sie aus Erdöl gewonnen. Die Kooperation von Xylose und Acetat als Kohlenstoffquellen erhöhte die TAL-Ausbeute auf das 14-Fache, verglichen mit den Ergebnissen mit Saccharomyces cerevisiae, der für das Bierbrauen und Backen genutzten natürlichen Hefe. (pte)