Chemiker machen Holz zu Spritlieferanten

Forscher der University of Illinois haben effektives Bioverfahren zur Ethanol-Herstellung entwickelt

Holz: Daraus lässt sich Ethanol gewinnen (Foto: pixabay.de/PublicDomainPictures)

Urbana/Champaign (pte001/19.08.2021/06:00)

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. Bisher besteht der Rohstoff für die Produktion von Alkohol für die Mobilität vor allem aus Nahrungsmitteln wie Zuckerrohr und Getreide. Das neuartige Bioverfahren haben Forscher an der University of Illinois in Urbana und Champaign entwickelt. Sie setzen eine manipulierte Hefe ein, die gegen die Substanzen, die natürliche Hefen kirre machen, immun sind.

[b]Bisher muss Lignin abgetrennt werden[/b]

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. Schaut man genauer hin enthält Holz hauptsächlich 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 die Hefen eingesetzt werden können.

[b]Acetat wird zum Produktionshelfer[/b]

„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 Yong-Su Jin, Professor für Lebensmittel- und Ernährungswissenschaft und Mitglied des Instituts für Genombiologie. Er und sein Doktorand arbeiteten mit Switchgras, auch Rutengras genannt, das in den Prärien der USA weit verbreitet ist. Die manipulierte Hefe vertrug das Acetat ohne Probleme, mehr noch: Es steigerte die Umsetzung der Zucker.

[b]Erdöl wird teilweise abgelöst[/b]

„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 ist eine Plattformchemikalie, aus der weitere 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 fürs Bierbrauen und Backen genutzten natürlichen Hefe.

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