Nach Lockerung der »Bremse: Cyanobakterien werden zu Bioplastik-Fabriken

Die Welt erstickt in Plastik! Trotz aller Maßnahmen zur Kunststoffreduktion steigen die produzierten Mengen weltweit eher an, als dass sie sinken. In den nächsten 10 Jahren ist ein Zuwachs um 40 Prozent zu erwarten, wenn wir nicht unerwartet kräftig auf die Bremse treten. Alternativen aus Bioabfall gibt es inzwischen zu Hauf, doch in Studien kommt regelmäßig heraus, dass auch sie teilweise klimaschädlich und manchmal sogar giftig sind. Cyanobakterien könnte die Rettung sein.

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PHB ist schadstofffrei und schnell biologisch abbaubar

Cyanobakterien der Gattung Synechocystis benötigen zur Photosynthese nur Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser. Als Nebenprodukt fällt bei ihnen Polyhydroxybutyrat, kurz PHB ab. Der natürliche Polyester wird von den Mikroorganismen als Speicherstoff genutzt. Er ist relativ spröde, aber nach Zusatz weiterer Polymere uneingeschränkt als Bio-Plastik nutzbar. Beim schnellen, biologischen Abbau von PHB entstehen keine Schadstoffe – die Umwelt dankt! Doch bislang galt die von den Bakterien produzierte Menge als zu gering, um ins Gewicht zu fallen. Dieses Problems nahmen sich nun Forscher von der Universität Tübingen an, Leiter des Projekts ist Moritz Koch. Dieser bezeichnet die sogenannten Blaualgen als »Hidden Champions unseres Planeten«: Lockert man ihre natürliche Bremse, werden sie zu kleinen Polyester-Fabriken.

Die Wissenschaftler lösten die PHB-Bremse

Im Klartext heißt diese »Bremse« PirC: Hierbei handelt es sich um ein Regulartorprotein, das dafür sorgt, dass der in der Bakterienzelle anfallende Kohlenstoff für die Glykolyse verwendet wird. Den Wissenschaftlern gelang es, dem PirC-Protein einen Überhang an Glykolyse-Produkten zu suggerieren. Die Zelle lenkte den Kohlenstoff entsprechend um und pumpte ihn in die PHB-Herstellung. Im Anschluss probierten die Forscher verschiedene Licht- und Kulturbedingungen aus, um die manipulierten Mikroorganismen zu züchten.

Nun kamen tatsächlich industriell nutzbare Mengen des begehrten Polyhydroxybutyrats heraus, vor allem, wenn die Zellen in stickstoff- und phosphatarmer Umgebung heranwuchsen. Die Zugabe von Acetat steigerte den Gehalt noch von 63 auf 81 Prozent je Zelltrockengewicht. Denkbar ist auch, auf diesem Wege andere Rohstoffe und Vorstufen von Plastik zu erzeugen – die Möglichkeiten sind zahlreich, sie müssen nun gründlich erforscht und genutzt werden.