Forscher verwandeln Zucker mittels Hefe in Diesel
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben mit Yarrowia lipolytica eine fettproduzierende Hefesorte erzeugt, die mit Zucker gefüttert wird und als Biodiesel taugt. Weil Zucker jedoch ein Nahrungsmittel ist, arbeiten Chemieingenieur Gregory Stephanopoulos und sein Team am MIT inzwischen an einer Lösung mit Bioabfällen. Das könnte die Biodiesel-Erzeugung revolutionieren.
08.02.2017
"Diesel ist der bevorzugte Treibstoff, weil er eine hohe Energiedichte hat und in Motoren mit einem hohen Wirkungsgrad verbrannt wird", sagt Stephanopoulos. "Das Problem ist nur, dass er aus Erdöl hergestellt wird." Biodiesel, der aus pflanzlichen Ölen und Fetten gewonnen wird, lässt er nicht gelten. Der benötigte Rohstoff sei teuer und rar. Zucker und Getreide seien ergiebiger und billiger. Auch heute schon werden Hefen eingesetzt, um Treibstoff herzustellen. Ethanol, landläufig als Alkohol bezeichnet, hat allerdings eine geringe Energiedichte.
Das MIT-Team konnte Yarrowia dazu bringen, überschüssiges NADH - ein Coenzym, das beim Abbau von Glukose (Zucker) entsteht - in reduziertes Nicotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat (NADPH) umzuwandeln. Daraus lässt sich Diesel herstellen, der dem aus Erdöl verblüffend ähnlich ist. Die modifizierte Hefe benötigt nur zwei Drittel des Zuckers, den sie im Normalzustand verbrauchen würde, um die gleiche Menge an Fetten zu produzieren. "Wir haben das Potenzial zu 75 Prozent ausgereizt. Weitere 25 Prozent wollen wir durch unsere künftige Arbeit erschließen", so Stephanopoulos. Beim heutigen Preis für Maisstärke, einem Ausgangsmaterial für Glukose, könnte das Verfahren wirtschaftlich sein, glaubt der Forscher.
Erfolgreiche Praxistests
Ein ähnliches Verfahren haben der französische Mineralölkonzern Total und das US-Biotechnologieunternehmen Amyris entwickelt. Es basiert auf genmanipulierten Mikroorganismen, die ebenfalls mit Zucker gefüttert werden. Das Endprodukt heißt Farnesan. 2014 flog bereits ein Airbus A321 erfolgreich mit Kerosin, dem zehn Prozent dieses synthetischen Treibstoffs beigemischt waren.
Das Schweizer Unternehmen Butalco arbeitet ebenfalls mit Hefen. Es hat mit Know-how der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Mai ein Verfahren zur Herstellung von Butanol entwickelt, sodass Diesel und Benzin beigemischt werden können. Ziel ist es, statt Zucker Lignozellulose einzusetzen - also Biomasse, die ebenfalls Zucker enthält. Der Anteil an Glukose, die Hefen verwerten können, ist allerdings gering. Die anderen Zuckerarten, Arabinose und Xylose, deren Prozentdatz in Biomasse besonders hoch ist, schlucken sie dagegen eher ungern.
