16/05/2011 - Wichtige Fortschritte bei der Entwicklung von Biokraftstoffen aus Mikroben

Menéame

Eine Gruppe von Ingenieuren und Forschern des Lawrence Berkeley National Laboratory und des Joint BioEnergy Institute (JBEI), Einrichtungen des Energieministeriums der Vereinigten Staaten, hat einen wichtigen Fortschritt bei der Produktion von Biokraftstoffen durch Mikroben erzielt. Die entwickelte Methode ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Toxizität von Biokraftstoffen für Mikroben, wodurch die Produktivität erheblich gesteigert wird. Auf Pablo Javier Piacente.

US-Spezialisten haben bei der Entwicklung von Biokraftstoffen durch Mikroben einen wichtigen Schritt getan, indem sie die Toxizität von Verbindungen, die für Mikroben verwendet werden, erheblich reduziert haben. Dieser innovative Ansatz wird eine starke Steigerung der Produktivität solcher Energieprojekte ermöglichen.

Biokraftstoffe aus verschiedenen Pflanzenarten und landwirtschaftlichen Abfällen könnten bekanntlich zu einem der wirksamsten Ersatzstoffe für Benzin und andere fossile Brennstoffe werden. Obwohl auch einige negative Punkte in Frage gestellt wurden, die ihre Nachhaltigkeit in Frage stellen, kann nicht übersehen werden, dass sie derzeit einer der möglichen Auswege aus der Abhängigkeit von traditionellen Energiequellen sind.

Auch die Entwicklung von Biokraftstoffen durch die Mikrobenaktivität ist eine weitere, in den letzten Jahren geprüfte Facette. Bislang hatte diese Möglichkeit jedoch eine starke Produktivitätsbeeinträchtigung: Ein Großteil der in der Produktion verwendeten Verbindungen war für Mikroben giftig, ein Merkmal, das das Produktionsniveau stark senkte.

Die oben genannte Forschung hat die Voraussetzungen für die Verringerung der Toxizität von Biokraftstoffen in E. coli und anderen Mikroorganismen entwickelt und damit den Weg für mehr Produktivität geebnet. Das wird durch eine Pressemitteilung des Lawrence Berkeley National Laboratory und einen Artikel des molekularen Mediums "Molecular Systems Biology" bestätigt.

Resistenzige Mikroben

Laut Aindrila Mukhopadhyay, einer der für die Forschung zuständigen Spezialisten, wurde der Fortschritt durch die Arbeit mit allen verfügbaren Daten aus der Genomsequenz der Mikroorganismen erzielt, mit denen eine "Bibliothek" von Genen erzeugt wurde, die eine einfache, aber wirksame Strategie zur Linderung der Toxizität von Verbindungen in E. coli entwickeln konnten. Auf diese Weise konnte die Produktion von Biokraftstoffen verbessert werden.

Dieser neue Ansatz hat bereits im Joint BioEnergy Institute (JBEI) und in anderen Forschungseinrichtungen die Entwicklung von Systemen gefördert, die Mikroorganismen wie E. coli einsetzen, um fortschrittliche Biokraftstoffe auf kosteneffiziente Weise herzustellen. Diese Kraftstoffe können Benzin ersetzen und werden derzeit in verschiedenen Infrastrukturen und Motoren eingesetzt.

Diese neuen Biokraftstoffe, die aus verzweigten Kohlenstoffkettenverbindungen hergestellt werden, würden ebenfalls höher sein als der derzeit verwendete Biodiesel, der aus linearen Fettsäurenestern hergestellt wird. Eine seiner effektivsten Anwendungen wäre wie Flugzeugkraftstoff.

Die Lösung: Ausflusspumpen

Obwohl die Biosynthesewege für die Produktion dieser Kohlenstoffverbindungen in Mikroben ermittelt wurden, wirkt sich die Toxizität der eingesetzten Produkte direkt auf die Produktivität aus. Damit die Produktion von Mikrobiokraftstoffen rentabel wird, ist die Entwicklung von stress- und toxisch resistenten Mikrobenstämmen erforderlich.

Mikroben verwenden verschiedene Strategien, um mit der Zelltoxizität fertig zu werden, aber vielleicht ist die wirksamste Lösung die sogenannten Ausflusspumpen, Proteine in der zytoplasmatischen Membran, deren Funktion darin besteht, toxische Substanzen aus der Zelle zu transportieren. Die Wirksamkeit von Biokraftstoffen war jedoch bis heute noch nicht erwiesen.

Durch die Klassifizierung der Flußpumpen konnten die Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory und des Joint BioEnergy Institute eine hocheffiziente Untergruppe für die Entwicklung von Biokraftstoffen auswählen.

Laut Mukhopadhyay konzentrierte sich das Team speziell auf die sogenannte "Borkumensis A-Bombe," indem es seine Wirksamkeit über den Mikrobenstamm prüfte, der für die Produktion von Limonen als Biokraftstoff für die Luftfahrt verwendet wurde. Die Mikroben, auf die die angegebene Strömungspumpe angewandt wurde, produzierten deutlich mehr Limonen als die, die keine Pumpe hatten.

Neben der Erhöhung der Toleranz von Mikroben gegenüber exogenen Biokraftstoffen verbessert der neue Mechanismus die Gesamtleistung des Produktionssystems erheblich. Durch diesen Erfolg haben Mukhopadhyay und seine Mitarbeiter begonnen, die Flusspumpen in anderen wichtigen Verbindungen zu bewerten, was zu neuen und transzendenten Anwendungen führen könnte.

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