Die Braunalge Macrocystis pyrifera wird auch Riesentang genannt. Zu Recht, denn die einzelnen Pflanzen mit den fleischigen und glitschigen Blättern werden bis zu 45 Meter groß. Mit ihren lufthaltigen Blasen treiben die Braunalgen in felsigen Küstengewässern. Vor allem an der Pazifikküste Amerikas bilden sie riesige so genannte Kelpwälder. Sie brauchen lediglich eine feste Oberfläche, dann wachsen sie bis zu 30 Zentimeter am Tag und bilden mehr Biomasse als jede andere Pflanze. Ein idealer Kandidat zur Produktion von Biosprit, so der Forschungschef des privaten Bio-Architektur-Labors BAL in Berkeley, Kalifornien, Yasuo Yoshikuni.
"Braunalgen enthalten kein Lignin. Dieser Stoff stört bei der Produktion von Biokraftstoffen. Lignin sorgt bei Landpflanzen für die nötige Stabilität. Aber Braunalgen schweben im Wasser und brauchen deshalb kein Lignin."
Die energiereichsten Moleküle der Braunalgen sind bestimmte Zuckerketten, so genannte Alginate. Um sie zu nutzen suchte, Yasuo Yoshikuni nach Organismen und Enzymen, die in der Lage sind, Alginate abzubauen und zu verwerten.
"Kein Organismus, der in der Biotechnologie bekannt war, konnte Alginate abbauen. Wir suchten deshalb im Ozean und wurden fündig. Dort leben tatsächlich, kleine Bakterien, die Alginate verwerten. Sie sehen ähnlich aus, wie das bekannte Biotechnologie-Bakterium Escherichia Coli und heißen Vibrio splendidus."
Dann folgte viel Laborarbeit. Nachdem die Forscher verstanden hatten, wie Vibrio splendidus die Alginate aus Braunalgen verwertet, bauten sie den Stoffwechsel nach. Sie entwickelten vier genetische Module, die sie auf das "Haustier" aller Biotechnologen Escherichia coli übertrugen. Die synthetisch zusammen gesetzten Bakterien produzierten zunächst Pyruvat. Dieser Stoff dient als Grundlage für viele Produkte der organischen Chemie. Dann haben die Forscher das Pyruvat von den Bakterien in den Alkohol Ethanol umwandeln lassen. Schließlich erreichten sie im Fermenter eine Alkoholkonzentration von 4,7 Prozent, etwa so viel wie im Bier. Nun müssen Yasuo Yoshikuni und sein Team beweisen, dass sich große Mengen Biokraftstoff auf diesem Wege gewinnen lassen – wirtschaftlich und umweltverträglich.
"Wir bauen gerade eine Pilotanlage in Chile. Dort demonstrieren wir den ganzen Prozess: Von der Braunalgenproduktion in Aquakulturen an der Küste bis zu den Biotechnologie-Fermentern und der Produktion von Ethanol."
Bisher läuft der Anbau von Braunalgen sehr umweltverträglich ab. Nur kleine Mengen wachsen in Aquakulturen – meist werden sie als Beilage für Sushi oder japanische Suppen verwendet. Wenn jedoch in Zukunft tatsächlich riesige Braunalgen-Plantagen die Felsenküsten der Welt verändert haben, wird sich die Frage der Umweltverträglichkeit neu stellen.
"Braunalgen enthalten kein Lignin. Dieser Stoff stört bei der Produktion von Biokraftstoffen. Lignin sorgt bei Landpflanzen für die nötige Stabilität. Aber Braunalgen schweben im Wasser und brauchen deshalb kein Lignin."
Die energiereichsten Moleküle der Braunalgen sind bestimmte Zuckerketten, so genannte Alginate. Um sie zu nutzen suchte, Yasuo Yoshikuni nach Organismen und Enzymen, die in der Lage sind, Alginate abzubauen und zu verwerten.
"Kein Organismus, der in der Biotechnologie bekannt war, konnte Alginate abbauen. Wir suchten deshalb im Ozean und wurden fündig. Dort leben tatsächlich, kleine Bakterien, die Alginate verwerten. Sie sehen ähnlich aus, wie das bekannte Biotechnologie-Bakterium Escherichia Coli und heißen Vibrio splendidus."
Dann folgte viel Laborarbeit. Nachdem die Forscher verstanden hatten, wie Vibrio splendidus die Alginate aus Braunalgen verwertet, bauten sie den Stoffwechsel nach. Sie entwickelten vier genetische Module, die sie auf das "Haustier" aller Biotechnologen Escherichia coli übertrugen. Die synthetisch zusammen gesetzten Bakterien produzierten zunächst Pyruvat. Dieser Stoff dient als Grundlage für viele Produkte der organischen Chemie. Dann haben die Forscher das Pyruvat von den Bakterien in den Alkohol Ethanol umwandeln lassen. Schließlich erreichten sie im Fermenter eine Alkoholkonzentration von 4,7 Prozent, etwa so viel wie im Bier. Nun müssen Yasuo Yoshikuni und sein Team beweisen, dass sich große Mengen Biokraftstoff auf diesem Wege gewinnen lassen – wirtschaftlich und umweltverträglich.
"Wir bauen gerade eine Pilotanlage in Chile. Dort demonstrieren wir den ganzen Prozess: Von der Braunalgenproduktion in Aquakulturen an der Küste bis zu den Biotechnologie-Fermentern und der Produktion von Ethanol."
Bisher läuft der Anbau von Braunalgen sehr umweltverträglich ab. Nur kleine Mengen wachsen in Aquakulturen – meist werden sie als Beilage für Sushi oder japanische Suppen verwendet. Wenn jedoch in Zukunft tatsächlich riesige Braunalgen-Plantagen die Felsenküsten der Welt verändert haben, wird sich die Frage der Umweltverträglichkeit neu stellen.