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Biotechnik

Abfälle wiederverwerten: Süßstoff aus Hemizellulose

| Redakteur: Rebecca Vogt

Im Bioreaktor der TU Wien lassen sich die gewünschten Produkte, in diesem Fall der Süßstoff Xylitol, in nur einem Schritt herstellen.
Im Bioreaktor der TU Wien lassen sich die gewünschten Produkte, in diesem Fall der Süßstoff Xylitol, in nur einem Schritt herstellen. (Bild: TU Wien)

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An der Technischen Universität (TU) Wien haben Forscher ein neues Verfahren entwickelt, um organische Abfälle in wertvolle Produkte zu verwandeln. Die dahintersteckende Vision: die Bioraffinerie der Zukunft.

Die jährlich anfallende Menge an Abfall ist enorm. Dem Statistischen Bundesamt zufolge entstanden etwa im Jahr 2014 rund 400 Mio. t Abfall in Deutschland. Um die Abfallmenge einzugrenzen, wird nach Wegen gesucht, möglichst viele Stoffe wiederzuverwerten. In der Papier- und Zellstoffindustrie zum Beispiel fallen große Mengen an Hemizellulose an. Bisher fanden diese kaum Beachtung.

In nur einem Verfahrensschritt zum Süßstoff

Mit neuartigen Verfahren jedoch lassen sich daraus wertvolle Produkte herstellen – zum Beispiel Xylitol, ein Süßstoff, der intensiv schmeckt, dabei aber Karies vorbeugt und lediglich eine geringe Insulinausschüttung bewirkt. An der TU Wien gelang es Forschern, chemische, enzymatische und biologische Prozessschritte zu verknüpfen. Mithilfe spezieller Designer-Mikroorganismen sei man nun in der Lage in einem einzigen Verfahrensschritt aus Hemizellulose Xylitol herzustellen – auf umweltfreundliche Weise.

Verstehen, was in den Zellen abläuft

In der Biotechnik werden heute gezielt bestimmte Mikroorganismen eingesetzt. „Lebende Zellen sind immer extrem komplex, daher betrachtete man sie bisher oft einfach als Black Box und versuchte, durch Versuch und Irrtum herauszufinden, wie man den Herstellungsprozess verbessern kann“, erklärt Prof. Christoph Herwig vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU. „Wir gehen allerdings einen anderen Weg: Uns geht es darum, genau zu verstehen, was in den Zellen abläuft, um sie gezielt verbessern zu können.“

Umgebung ist so sauer wie Zitronensaft

Dabei wurde erstmals die Spezies Sulfolobus technisch eingesetzt. Diese einfachen Mikroorganismen aus der Domäne der Archaebakterien bevorzugten eine Umgebung, die andere Lebewesen nicht überstehen könnten: Bei 70 bis 80 °C und einem pH-Wert von knapp über 2,5, was fast so sauer ist wie Zitronensaft, leisteten sie ihre beste Arbeit. Mit der CRISPR/Cas-Methode seien ganz gezielt neue Sulfolobus-Stämme erzeugt worden, um die Produktivität und Ausbeute des Prozesses zu erhöhen.

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