Neue Varianten des Bakteriums produzieren deutlich mehr PHB. Bild: Moritz Koch

Wie Cyanobakterien die Kunststoffindustrie revolutionieren könnten

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Als Nebenprodukt der Fotosynthese stellen Cyanobakterien Kunststoff auf natürlicher Basis her. Forschern der Universität Tübingen ist es nun erstmals gelungen, den Stoffwechsel der Bakterien so zu verändern, dass sie den Naturstoff in industriellen Mengen produzieren könnten.

 

Natürliches Plastik, das mithilfe von Cyanobakterien hergestellt wird, könnte dem Kunststoff auf Erdölbasis Konkurrenz machen. Eine Forschungsgruppe unter Leitung von Professor Karl Forchhammer vom Interfakultären Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin an der  Universität Tübingen in Deutschland legte entsprechende Ergebnisse vor kurzem in mehreren Studien vor, die in den Fachjournals Microbial Cell Factories und PNAS erschienen sind.

Cyanobakterien der Gattung Synechocystis stellen Polyhydroxybutyrat (PHB) her, eine natürliche Form von Plastik. PHB ist ähnlich einsetzbar wie der Kunststoff Polypropylen aber in der Umwelt schnell sowie schadstofffrei abbaubar. Allerdings ist die von diesen Bakterien produzierte Menge normalerweise sehr gering.

Der Tübinger Forschungsgruppe gelang es, in den Bakterien ein Protein zu identifizieren, das den Kohlenstofffluss in Richtung PHB innerhalb der Bakterienzelle drosselt. Nach Entfernen des entsprechenden Regulators sowie weiteren genetischen Veränderungen stieg die von den Bakterien produzierte PHB-Menge enorm an und machte schließlich über 80 % der Gesamtmasse der Zelle aus. «Wir haben regelrechte Plastikbakterien erschaffen», sagt Dr. Moritz Koch, Erstautor der in Microbial Cell Factories veröffentlichten Studie.

Cyanobakterien, die auch als Mikroalgen oder Blaualgen bezeichnet werden, gehören zu den unscheinbarsten und doch mächtigsten Akteuren auf unserem Planeten. Es waren Blaualgen, die vor etwa 2,3 Milliarden Jahren durch Fotosynthese unsere Atmosphäre sowie die vor UV-Strahlung schützende Ozonschicht schufen.

Da die blaugrünen Bakterien lediglich Wasser, CO2 und Sonnenlicht brauchen, sind sie nach Einschätzung der Forscherinnen und Forscher optimale Akteure für eine klimaschonende und nachhaltige Produktion. Einmal in der Industrie etabliert könnte die gesamte Kunststoffproduktion revolutioniert werden, ist sich Koch sicher. Langfristiges Ziel sei, den Einsatz der Bakterien zu optimieren und so weit zu skalieren, dass ein großtechnischer Einsatz möglich werde.

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