Förderbeispiel
Nachhaltige BioProduktion: Gummi aus Löwenzahn
Eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts besteht darin, auf allen Ebenen eine möglichst nachhaltige Art des Wirtschaftens zu etablieren. Das geht von der sparsamen Verwendung von Ressourcen bis zu abfallvermeidenden Herstellungsmethoden. Biotechnologische Verfahren sind konventionellen chemischen Verfahren in dieser Hinsicht oft überlegen. Bereits im Jahr 2000 hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) deshalb den Förderschwerpunkt „Nachhaltige BioProduktion“ eingerichtet. Bis 2008 sind 50 Millionen Euro in Projekte geflossen, die umweltschonende Herstellungsideen für die Industrie entwickeln. Zum Beispiel die Kautschukgewinnung aus dem kasachischen Löwenzahn.
Naturkautschuk ist als Ausgangsstoff für die Gummiproduktion wieder interessanter geworden, da die chemische Produktion aus Erdöl wegen des volatilen Ölpreises unsicher und teuer geworden ist. Naturkautschuk wird üblicherweise aus dem Gummibaum (Hevea brasiliensis) gewonnen – vor allem in Südostasien. Die dortigen Plantagen werden allerdings durch eine Pilzerkrankung bedroht – die Sout-American Leaf Blight. Auch aus diesem Grund suchen Hersteller seit Jahren nach alternativen Quellen für Kautschuk.
Latexhandschuhe aus Löwenzahngummi verursachen keine Allergien und sind deshalb besonders gut für den medizinischen Bereich geeignet. Quelle: gastronomiebekleidung.de
Die aus Kasachstan stammende Löwenzahnart Taraxacum kok-saghyz besteht im getrockneten Zustand zu einem guten Drittel aus Kautschuk. Anders als Kautschuk aus dem Gummibaum löst der Gummi aus dem Löwenzahn außerdem keine allergischen Reaktionen aus und ist somit besonders geeignet für Produkte wie Operationshandschuhe, Katheter oder Kondome.
Verklebte Kauwerkzeuge für die Fressfeinde
Unter dem Dach des Verbundprojekts BioSysPro (Neue Enzyme und Verfahren zur Herstellung von biobasierten Produkten durch Integration von biotechnologischen und chemischen Verfahren – BioSysPro) haben Forscher der Universität Münster, des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT in Pfinztal sowie des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME in Aachen nach Wegen gesucht, um den Löwenzahn als Gummilieferanten für die Industrie fit zu machen. BioSysPro ist eines von mehreren Projekten im Förderschwerpunkt „Nachhaltige BioProduktion“, den das BMBF von 2000 bis 2008 mit insgesamt 50 Millionen Euro unterstützt hat.
| Nachhaltige BioProduktion |
Im Jahr 2000 richtete das BMBF den Förderschwerpunkt "Nachhaltige BioProduktion" ein. Bis zum Jahr 2008 wurden Dutzende von Projekten mit insgesamt 50 Millionen Euro unterstützt. Ziel war es, biotechnologische Verfahren für die Industrie zu entwickeln, mit denen Produktionsprozesse effizienter und ressourcenschonender gestaltet werden können. Zur Übersicht der geförderten Projekte: hier klicken |
Die Wissenschaftler konnten zunächst einmal zeigen, dass der Löwenzahn-Gummi das gleiche Molekulargewicht und die gleiche Elastizität wie der Kautschuk vom Gummibaum aufweist und sich deshalb ähnlich verarbeiten lässt. Allerdings stellten die Wissenschaftler auch fest, dass der Pflanzensaft sofort zäh wird, wenn er mit Luft in Berührung kommt. Möglicherweise schützt der Löwenzahn sich damit gegen Fressfeinde. Insekten, die sich an den Blättern versuchen, bezahlen das mit verklebten Kauwerkzeugen.
Für die industrielle Verarbeitung muss der Kautschuk allerdings flüssig bleiben. Die BiosysPro-Forscher konnten das Enzym identifizieren, das für die Verklebung verantwortlich ist: Polyphenoloxidase (PPO). In gentechnisch verändertem Löwenzahn, in dem PPO ausgeschaltet ist, läuft die Milch aus angeritzten Pflanzen ungehindert heraus. „Wir haben einen derart modifizierten Löwenzahn hier im Gewächshaus stehen“, sagt Dirk Prüfer von der Universität Münster. An einen flächendeckenden Anbau einer gentechnisch veränderten Pflanze unter freiem Himmel ist in Deutschland aber vorerst nicht zu denken. „Diese Pflanzen untersuchen wir nur im Labor, sie sollen nicht in die Umwelt gelangen", sagt Prüfer. Er setzt deshalb auf eine Doppelstrategie.
Im Gewächshaus der Universität Münster gedeiht russischer Löwenzahn, der genetisch so verändert wurde, dass sein kautschukhaltiger Saft an der Luft nicht gerinnt.Quelle: Forschungszentrum Jülich
Alternative Quellen für die Latexproduktion
So nimmt das Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster als einziger deutscher Partner an dem Projekt "EU-PEARLS" (EU-based Production and Exploitation of Alternative Rubber and Latex Sources) teil. In dem Projekt, das von der niederländischen Universität Wageningen koordiniert wird, arbeiten universitäre Partner, Forschungszentren und Unternehmen aus fünf EU-Ländern sowie aus der Schweiz, Kasachstan und den USA zusammen, um alternative Kautschukquellen zu erschließen. Ingesamt stellt die Europäische Union dafür 5,6 Millionen Euro zur Verfügung, knapp 700.000 Euro gehen an Dirk Prüfer und sein Team nach Münster. Sie sollen dafür Grundlagenforschung betreiben, um die biologischen Mechanismen der Kautschukproduktion noch besser zu verstehen.
| BioSysPro |
Unter dem Dach des Förderschwerpunkts „Nachhaltige BioProduktion“ konzentrierte sich das Vorhaben “Neue Enzyme und Verfahren zur Herstellung von biobasierten Produkten durch Integration von biotechnologischen und chemischen Verfahren - BioSysPro“ auf die Erarbeitung der wissenschaftlich-technischen Grundlagen und die Entwicklung von Prozessen für die integrierte biotechnologische Herstellung biobasierter Polymere und Synthesebausteine für Fein- und Spezialchemikalien. An dem von 2005 bis 2008 geförderten Projekt waren das Fraunhofer ICT, das Fraunhofer IGB, das Fraunhofer IME sowie die Universitäten in Aachen, Karlsruhe, Münster und Stuttgart beteiligt. |
„Wir wollen wissen, warum der russische Löwenzahn so viel Kautschuk produziert und warum andere Pflanzen das nicht tun“, sagt er. Vielleicht findet sich im Stoffwechsel des Löwenzahns ein genetischer Schalter, mit dem die Kautschukproduktion gesteuert werden kann. Langfristig könnte man diesen Schalter vielleicht in den Stoffwechsel anderer Pflanzen einfügen und sie so zur Kautschukproduktion anregen, hofft Prüfer. „Die Sonnenblume wäre ein möglicher Kandidat.“ Ihr Anbau ist gut erforscht, zudem produziert sie eigenständig schon geringe Kautschukmengen. Durch Umlegen des noch zu identifizierenden Schalters könnte die Sonneblume nicht nur Speiseöl produzieren, sondern auch zum Gummilieferanten werden.
Ganz will Prüfer die Idee mit dem Löwenzahn aber nicht fallen lassen. Deshalb verfolgt er nun den Ansatz, einen „blutenden“ Löwenzahn, dessen Saft bei Kontakt mit der Luft nicht sofort zäh wird, mit traditionellen züchterischen Methoden herzustellen. Diese Pflanze könnte dann auch im Freien angebaut werden, und zwar wegen seiner Anspruchslosigkeit auch auf Böden, die für andere Nutzpflanzen ungeeignet sind. Damit würde der nachwachsende Rohstoff Löwenzahn auch nicht in Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion treten.
Die Idee, Löwenzahn zur Gummiproduktion zu verwenden, ist nicht neu. "Der Russische Löwenzahn wurde schon während des zweiten Weltkriegs genutzt, von Russland, den USA und auch von den deutschen Nationalsozialisten", sagt Dirk Prüfer. Als die Japaner wichtige Kautschuk-Anbaugebiete in Südostasien unter ihre Kontrolle gebracht hatten, setzten die USA auf die Löwenzahnalternative aus eigenem Anbau. Und auch die Nationalsozialisten in Deutschland ließen das Kraut anpflanzen, um den Nachschub für die kriegswichtige Gummi-Industrie zu sichern. Große Löwenzahnfelder gab es zum Beispiel rings um das Konzentrationslager Auschwitz; etliche der dortigen Gefangenen mussten in einer 1942 eingerichteten Forschungsstation für Pflanzenkautschuk Zwangsarbeit leisten. Als nach dem Kriegsende die Versorgung wieder sichergestellt war, schliefen die Forschungen allerdings ein.
