Neue „Bio-Kunststoffe“ aus Zuckerrüben & Co

Wasserlösliche, polymere Verdicker haben eine große wirtschaftliche Bedeutung und werden in vielen Industriezweigen verwendet. Dazu zählen unter anderem die Lebensmittel- und Kosmetikindustrie sowie technische Anwendungen als Bohr- oder als Flockungshilfsmittel. Der Gesamtmarkt für diese Anwendungen liegt bei mehreren 100.000 Tonnen pro Jahr. Zur Zeit handelt es sich bei den Verdickern häufig um Polyacrylate sowie Derivate. Diese zumeist preiswerten Produkte zeigen zwar gute anwendungstechnische Eigenschaften, sie sind jedoch nicht biologisch abbaubar und stellen somit eine ökologische Belastung dar. Zudem basieren die Produkte auf immer knapper und damit teurer werdenden petrochemischen Ressourcen.

Dies ist Anlass, die Suche nach alternativen Quellen für biologische Polymere zu beschleunigen, da sie im Bereich technischer Anwen-dungen heute noch ein Schattendasein führen. Ziel des nunmehr abgeschlossenen Projekts unter Leitung von Degussa und mit Beteiligung von BRAIN war deshalb die Etablierung eines wettbewerbsfähigen, biotechnologischen Verfahrens zur Herstellung mikrobieller Biopolymere als wasserlösliche Verdicker. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) aus Mitteln des Programms „Nachhaltige Bioproduktion“ gefördert.

Im Rahmen des Projektes hat die BRAIN AG ihre proprietären und hochkomplexen BioArchive sowie über ein rationales Bioprospecting weitere lukrative Habitate (Früchte, verschiedene Nahrungsmittel, marine Lebensräume, spezielle zuckerreiche Umweltproben etc.) durchmustert. Dem Projektpartner Degussa wurden eine Vielzahl interessanter, Biopolymere-bildende Mikroorganismen zur Verfügung gestellt und dort nach stringenten Kriterien - wie z.B. Viskositätseigenschaften - bewertet. Die von BRAIN eingebrachten Mikroorganismen zeigten dabei trotz des hohen Screening-Anspruchs der Degussa eine erfreulich hohe Hitrate. Die gefundenen EPS-Bildner werden zur Zeit im technischen Maßstab angezogen und für eine Marktproduktion evaluiert.

Ein anderer Schwerpunkt der erfolgreichen Kooperation war die Optimierung eines Produktionsstammes zur Herstellung von Scleroglucan, ein weiteres innovatives Biopolymer mit vielfältigen technischen Anwendungen.

„Durch die Identifizierung und den Einsatz von neuartigen Polysacchariden wollen wir bestehende industrielle Prozesse zur Herstellung von Verdickern wirtschaftlicher gestalten und dabei unser Produktportfolio erweitern“, so Dr. Volker Sieber, Leiter des BMBF-Projektes im Projekthaus ProFerm der Degussa. „Die intensive Zusammenarbeit mit BRAIN im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojekts liefert dabei einen raschen Zugang zu neuen Technologien und erlaubt eine schnellere Umsetzung von der Idee hin zu Produktionsprozessen“, erklärt Dr. Andreas Karau, Leiter des Projekthauses ProFerm.

„Mit der Identifizierung zahlreicher neuer, Biopolymere-bildenden Mikroorganismen durch rationales Bioprospecting erleben wir ein weiteres Beispiel für die steigende Bedeutung der industriellen Biotechnologie für innovative Entwicklungslinien“, sagt Dr. Jürgen Eck, Forschungsvorstand bei der BRAIN AG „Wir freuen uns, dass wir in der positiv abgeschlossenen Kooperation mit Degussa eine Vielzahl neuer hoch effektiver Biopolymer-Produzenten für technische Prozesse zur Verfügung stellen konnten“, ergänzt Dr. Eck.

Neben Degussa und BRAIN sind an dem Projekt in einem interdisziplinären Team mit biologischen und chemischen Kompetenzen die akademischen Partner Prof. Dr. Alfred Pühler von der Universität Bielefeld, Prof. Dr. Ulf Stahl von der TU Berlin sowie die KMUs INSILICO biotechnology in Stuttgart und DASGIP in Jülich beteiligt.