Fleißige Bakterien

Ein US-Start-up arbeitet an neuen Methoden, genetisch veränderte Organismen zu züchten, die diverse chemische Produkte herstellen können.

OPX Biotechnologies, eine 2007 gegründete Firma aus dem amerikanischen Bundesstaat Colorado, hat erfolgreich Bakterien gezüchtet, die Industriechemikalien herstellen können. Nun arbeitet das Unternehmen an neuartigen Mikroorganismen, die Biotreibstoffe produzieren.

Die derzeit eingesetzten E. coli-Stämme können Zucker zu Acrylsäure umwandeln – ein wichtiger Stoff in Farben, Klebstoffen und zahlreichen anderen Industrieprodukten. Das Verfahren soll billiger sein als die herkömmliche Petrochemie, bei der Erdöl das Ausgangsprodukt ist. Zudem entstehen bis zu 75 Prozent weniger CO₂-Emissionen, insgesamt soll eine einzelne kommerzielle Fabrik mit dem Prozess den Verbrauch des "schwarzen Goldes" um mehr als 500.000 Barrel pro Jahr senken.

Bislang konnte OPX seine Technik in einer Pilotanlage demonstrieren – mit einem 200 Liter fassenden Fermentierungstank. Im nächsten Jahr soll eine 20.000-Liter-Fabrik folgen. Mit einer kommerziellen Anlage ist schließend 2014 zu rechnen, diese wird Acryl vieltonnenweise produzieren. Bislang konnte das Start-up 22,4 Millionen Dollar an Risikokapital für seine Aktivitäten einsammeln.

Die Firma arbeitet außerdem an einem Prozess, mit dem Kohlendioxid und Wasserstoff in Diesel umgewandelt werden sollen. Bei seinem ARPA-E-Projekt verwendet OPX seine Technik, um das Bakterium Cupriavidus necator so umzubauen, dass es Fettsäure für Biodiesel erzeugt. Das könnte dann für Fahrzeuge mit Erdöl-basiertem Diesel gemischt werden. Die Forschungsbehörde ARPA-E des US-Energieministeriums hat OPX bereits eine Förderung von sechs Millionen Dollar zugesagt, um den Bau einer Pilotanlage in den nächsten drei Jahren zu finanzieren.

OPX ist jedoch nur eines von Dutzenden Start-ups, die versuchen, Chemikalien aus Pflanzenmasse herzustellen. Die Forschung beschäftigt der Ansatz bereits seit Jahrzehnten, soll er doch zum Erdölersatz werden. Erfolge im kommerziellen Maßstab blieben bislang jedoch selten: Beispielsweise verkauft DuPont erst seit 2007 das für Kunststoff- und Kosmetikprodukte notwendige Propandiol auch aus Maiszucker.

Das Geschäftsgeheimnis von OPX ist ein spezieller Prozess zur Herstellung der notwendigen Bakterienstämme. Dieser soll deutlich schneller und billiger als konventionelle Methoden sein, sagt Firmenchef Charles Eggert. So werden Mutationen stets so weit untersucht, dass die für Leistungsveränderungen notwendigen Gene ermittelt werden können. Statt darauf zu hoffen, dass die besten neuen Eigenschaften sich zufällig in einem einzigen Stamm vereinen, nutzen die OPX-Forscher diese detaillierten Daten zur Kombination.

Eine Kommerzialisierung der Technik dürfte allerdings zur Herausforderung werden. OPX muss beweisen, dass das Unternehmen Acrylsäure zu Kosten produzieren kann, die die des Erdölprozesses unterbieten. Eggert ist sich sicher, dass das mit den Organismen funktioniert. Allerdings neigen solche Herstellungsmethoden zu Überraschungen. Zum einen ist es schwierig für einen biobasierten Ansatz, ein Produkt mit einer Reinheit von 99,99 Prozent herzustellen – doch die fragen die Industriekunden nach, sagt Robert Kirschbaum, Forschungsvizepräsident beim niederländischen Chemieproduzenten DSM, der selbst Acrylsäure herstellt. Bei schlechten Reinheitsgraden müsste OPX deshalb teures Reinigungsequipment anschaffen, das dann die Kosten in die Höhe treibe. (bsc)