Uraltes Bakterium soll Biotechnologie effizienter machen
Herr Pflügl, Sie wollen CO2 mittels Bakterien in Biosprit verwandeln. Das würde viele aktuelle Probleme lösen – welche Hindernisse gibt es zu überwinden?
Stefan Pflügl: Biotreibstoffe sind nur eine mögliche Anwendung. Wir wollen natürliche Bakterien so verändern, dass sie aus CO2 eine große Bandbreite an chemischen Produkten herstellen können, und zwar mit erneuerbarer Energie. Der Knackpunkt ist die Energieeffizienz dieser Prozesse. Darum geht es zentral in dem Projekt.
Sie konzentrieren sich dabei auf ein bestimmtes Bakterium, das sehr alt ist. Warum?
Pflügl: Dieses Bakterium wurde erstmals in einer Bucht in den USA isoliert, wo es im Schlamm lebt. Was diese Bakterien auszeichnet, ist die Fähigkeit, ungewöhnliche Substrate wie Ameisensäure zu verstoffwechseln. Das verdanken sie einem Stoffwechselprozess, der in der Frühzeit des Lebens auf der Erde vor etwa 3,5 Milliarden Jahren entstanden ist, als Energie für Lebewesen sehr knapp war. Dadurch waren sie gezwungen, sehr effizient mit ihren Substraten und der darin enthaltenen Energie umzugehen. Das wollen wir uns zunutze machen.
Mit dem START-Preis haben Sie nun sechs Jahre Zeit, dieses Ziel zu erreichen. Wie nähern Sie sich dem Problem an?
Pflügl: Wir wollen einerseits das Bakterium gentechnisch verändern. Wenn wir das geschafft haben, wollen wir Prozesse darum herum entwickeln. Dazu sollen Menschen mit ganz verschiedenem Hintergrund zusammengeführt werden, Leute aus der Mikrobiologie, der Gentechnik, aber auch solche, die sich mit Prozesstechnik und Verfahrenstechnik auskennen. Dazu kommen Personen, die Computermodelle erstellen, um Verständnis auf der ganzen Ebene zu entwickeln.
„Wir wollen einen geschlossenen Kohlenstoffkreislauf erzeugen.“
Sie sagten, wichtigstes Ziel sei die Energieeffizienz dieser Prozesse.
Pflügl: Genau. Durch die Nutzung fossiler Rohstoffe in der Industrie reichern wir ständig CO2 in der Atmosphäre an. Wir wollen hingegen einen geschlossenen Kohlenstoffkreislauf erzeugen, das bedeutet, wir nehmen CO2 aus industriellen Quellen, wandeln es mit erneuerbarer Energie zu Ameisensäure um, die wir im Produktionsprozess einsetzen.
Um billige Massenprodukte wie Treibstoffe herstellen zu können, ist es wichtig, die eingesetzte Energie bestmöglich zu nutzen, sprich, in das Produkt umzuwandeln. Diese Möglichkeit liefern uns diese Bakterien.
Sie leiten bereits eine Gruppe an der Technischen Universität Wien. Wie wird sich Ihre Arbeit durch den START-Preis verändern?
Pflügl: Mir persönlich gibt er die Möglichkeit, in einem ausgezeichneten Umfeld meine Arbeit fortzusetzen und auszubauen. Außerdem kann ich mich nun sechs Jahre mit einem eigenen Forschungsteam intensiv auf mein Kernthema konzentrieren. Das ist außergewöhnlich und pusht unsere Arbeit sehr.
Sie forschen an Dingen, die wir gern möglichst schnell verfügbar hätten, um den Klimawandel zu bekämpfen. Wie lange wird es dauern, bis die Methoden in der Praxis einsetzbar sind?
„Mein Ziel ist, Leute aus der Industrie zu gewinnen, die das implementieren wollen. “
Pflügl: Noch geht es um Grundlagenforschung. Aber mein Ziel ist, bis zum Abschluss des Projekts Leute aus der Industrie zu gewinnen, die das implementieren wollen. Derzeit ist der CO2-Preis niedrig und erneuerbare Energie relativ teuer, aber das verschiebt sich jedes Jahr mehr zu unseren Gunsten. Sobald erneuerbar hergestellte Ameisensäure billiger ist als solche aus fossilen Rohstoffen, wird es auch wirtschaftlich interessant, sich darauf zu konzentrieren.
Was motiviert Sie besonders an dieser Arbeit?
Pflügl: Ich finde diese Organismen, mit denen wir arbeiten, wahnsinnig spannend. Und es ist schön, ein so großes Thema direkt zu adressieren und zu spüren, dass man einen Beitrag leisten kann.
Stefan Pflügl forscht an der Technischen Universität (TU) Wien und leitet ein Team für nachhaltige Bioprozesse. Nach Abschluss seiner Dissertation an der Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien und Forschungsaufenthalten an der Universität Kent und der Technischen Universität München kam er an die TU Wien, wo er sich mit nachhaltigen biologischen Prozessen beschäftigt. Er nutzt Bakterien, um aus Reststoffen Ausgangsprodukte für chemische Prozesse zu erzeugen.
Zum Projekt
Der Klimawandel und der steigende Bedarf an Chemikalien und Treibstoffen verlangen nach Prozessen, in denen Kohlenstoff nicht als CO2 in die Atmosphäre gelangt, sondern in einem Kreislauf wiederverwertet wird. Eine wesentliche Rolle spielen dabei vielfach Bakterien, die aus CO2 gewonnene Ameisensäure in Ausgangsmaterial für die chemische Industrie umwandeln können. Dabei ist Energieeffizienz ein entscheidender Faktor. Der Biotechnologe Stefan Pflügl will ein aus der Frühzeit der Erde stammendes Bakterium nutzen, das besonders energieeffizient Ameisensäure verstoffwechseln kann.
Der START-Preis
Das Karriereprogramm des Wissenschaftsfonds FWF richtet sich an junge Spitzenforschende, denen die Möglichkeit gegeben wird, auf längere Sicht und finanziell weitgehend abgesichert ihre Forschungen zu planen. Der START-Preis ist mit bis zu 1,2 Millionen Euro dotiert und zählt neben dem Wittgenstein-Preis zur prestigeträchtigsten und höchstdotierten wissenschaftlichen Auszeichnung Österreichs.
