Pilze statt Erdöl: Reinigungsmittel, Kosmetik, Kleidung und Co. basieren meist auf Erdöl – ökologisch sind diese Alltagsprodukte nicht. Über Pilze lassen sich biobasierte, CO2-neutrale Basischemikalien für solche Waren herstellen.

Fraunhofer-Forscherteams entwickeln Fementationsprozesse und Herstellungsverfahren für die industrielle Produktion: Sie setzen dabei auf Pilze - überzieht ein grün-blauer Film von Schimmelpilzen Brot, Obst oder andere Lebensmittel, landet das Nahrungsmittel normalerweise zu Recht in der Mülltonne – schließlich sind diese Pilze gesundheitsschädlich. Nicht so im Stuttgarter Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB. Dort erfreuen sich Schimmelpilze großer Beliebtheit, genauer gesagt die Schimmelpilze der Gattung Aspergillus.

Nachhaltige Peroduktion mit Hilfe der Pilze

"Bei der Herstellung von Antibiotika oder in der Lebensmittel-Branche sind Pilze ja schon lange unverzichtbar. Mit den von uns verwendeten Pilzen können wir verschiedene Chemikalien auf CO2-neutralem Wege produzieren: Diese dienen als Basis für Waschmittel, Emulgatoren, kosmetische und pharmazeutische Wirkstoffe, Pflanzenschutzmittel oder auch Kunststoffe", sagt dazu Prof. Steffen Rupp, der stellvertretende Institutsleiter des Fraunhofer IGB und Leiter der Abteilung Molekulare Biotechnologie.

Sein Antrieb: Während die Gewinnung von Chemikalien aus Erdöl CO2 in die Atmosphäre einbringt, ist dies bei nachwachsenden Rohstoffen nicht der Fall.

Pilze als Produktionsorganismen haben einen weiteren großen Vorteil. Es existiert ein fast unerschöpflicher Fundus an möglichen Produktionsorganismen, die unterschiedliche nachwachsende Rohstoffe umsetzen können. Da die Pilze vielfältige Stoffwechselwege aufweisen, erzeugen sie eine erstaunliche Produktvielfalt mit umfangreichen Anwendungsmöglichkeiten.

Pilze liefern Bausteine für Apfelsäure, Biotenside bis hin zu Polyestern

Am Fraunhofer IGB stellen die Forscherinnen und Forscher zahlreiche Chemikalien mithilfe von Pilzen her. Beispiel Apfelsäure: Für sie gibt es einen stetig wachsenden Markt. So sorgt sie für den sauren Geschmack in Produkten wie Marmeladen und Säften und verbessert die Haltbarkeit von Backwaren.

Zudem kann sie als Baustein für biobasierte Polyester eingesetzt werden. Herstellen lässt sie sich über Schimmelpilze – der Prozess ähnelt dem Bierbrauen. Während beim Bierbrauen die Hefen den Malzzucker der Gerste fermentieren, sind es bei der Apfelsäureherstellung Aspergillus-Pilze, die Zucker oder Pflanzenöle verwerten. Die Pilze werden beispielsweise mit einer Zuckerlösung auf Holzbasis gefüttert und bilden daraufhin die gewünschte Apfelsäure.

Im Labormaßstab funktioniert diese Fermentation schon gut. Derzeit arbeiten die Forscherinnen und Forscher des IGB daran, den Prozess für die industrielle Produktion auszulegen.

Über einen ähnlichen Prozess lassen sich auch Biotenside gewinnen, aus denen wiederum Waschmittel, Emulgatoren, kosmetische und pharmazeutische Wirkstoffe sowie Pflanzenschutzmittel hergestellt werden können. Dazu nutzen die Forscher Brandpilze: Diese Parasiten befallen Pflanzen und lassen sie wie verbrannt aussehen – daher der Name. "Auch diesen Prozess legen wir derzeit auf die industrielle Produktion aus: Hier geht es vor allem darum, die Zusammensetzung der erzeugten Biotenside für die verschiedenen Anwendungen im Bereich Detergenzien und Emulgatoren zu optimieren«, erklärt Dr. Susanne Zibek, die Leiterin der Gruppe Industrielle Biotechnologie.

Weitere interessante Produzenten sind Hefepilze: Neben dem oben erwähnten Bier lassen sich aus speziellen Hefen auch Moleküle herstellen, die für die Produktion von neuartigen Kunststoffen benötigt werden, etwa langkettige Carbonsäuren. Den Forschern des Fraunhofer IGB ist es gelungen, ein Verfahren für die Herstellung von langkettigen Dicarbonsäuren aus einem Candida-Stamm zu etablieren.

Ob Tenside, Lebensmittel-Bestandteile wie Apfelsäure oder Basis-Moleküle für Kunststoffe: Damit sich die biobasierten Chemikalien für industrielle Anwendungen nutzen lassen, müssen die Herstellungsverfahren in einem großen Maßstab umgesetzt werden können. Die Messlatte liegt hoch, wie das Beispiel der Tenside zeigt: Weltweit werden jährlich etwa 18 Millionen Tonnen Tenside produziert. »Um die Prozesse vom Kilogramm-Maßstab auf den Tonnen-Maßstab zu skalieren, ist viel Ingenieurskunst und Rechenarbeit nötig«, verdeutlicht Fraunhofer-Forscherin Zibek.

red

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