Gentechnik 18.10.2022, 10:10 Uhr

Mehr Öl durch Gen-Modifikation: Biokraftstoff aus Entengrütze?

Amerikanischen Wissenschaftlern ist es durch Gentechnik gelungen, die Entengrütze so zu modifizieren, dass sie wesentlich mehr Öl produziert als die unbehandelte Pflanze. Ist Biodiesel aus der Wasserlinse eine Alternative zu Sojaöl, das wegen der räuberischen Abbaubedingungen sehr in der Kritik steht?

Biochemiker aus Brookhaven haben Entengrütze so verändert, dass sie große Mengen an Öl produziert.

Foto: Brookhaven National Laboratory

Biochemiker aus Brookhaven haben Entengrütze so verändert, dass sie große Mengen an Öl produziert.

Foto: Brookhaven National Laboratory

Die Kleine Wasserlinse, im Volksmund als Entengrütze bekannt, gilt als eine der am schnellsten wachsenden Wasserpflanzen überhaupt. Forschenden des Brookhaven National Laboratory und des Cold Spring Harbor Laboratory (CHSL) ist es gelungen, die Pflanze so zu verändern, dass sie 100-Mal mehr Öl in der Trockenmasse anreichert als in der Natur. Die Erträge sind sogar siebenmal höher als bei Sojabohnen, der derzeit größten Quelle für Biodiesel.

Ist Öl aus der Wasserlinse eine echte Alternative?

Sojaöl steht immer wieder in der Kritik, da es Bedenken über die Umweltauswirkungen des Sojaanbaus in außereuropäischen Ländern gibt. Für den Anbau wird jede Menge Regenwald abgeholzt, wie zum Beispiel in Brasilien am Amazonas. Deshalb hat das Europäische Parlament im Juli 2022 Sojaöl für die Herstellung von Biokraftstoffen eingeschränkt. Damit wird das Öl in der EU auf eine Stufe mit Palmöl gestellt.

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„Da Palmöl bereits vom Markt verschwunden war, bestand die große Gefahr, dass es einfach durch Sojaöl ersetzt werden würde. Der Ausstieg aus Soja, der am schnellsten wachsenden Anbaufläche in Brasilien, wird jedoch dazu beitragen, den Druck auf den Amazonas, der am Rande des Zusammenbruchs steht, zu verringern“ Laura Buffet, Energiedirektorin beim Nachhaltigkeits-Verband Transport and Environment (T&E).

Öl aus Entengrütze herzustellen soll wesentlich nachhaltiger möglich sein. Es brauchen keine Wälder abgeholzt zu werden und die Pflanze konkurriert nicht mit dem Nahrungsmittelanbau um die besten landwirtschaftlichen Flächen. Nach Angaben der Forschenden soll die Wasserlinse sogar auf Abwässern von Schweine- und Geflügelfarmen wachsen.

„Der Anbau und die Ernte dieser manipulierten Wasserlinse in Chargen und die Extraktion ihres Öls könnten ein effizienter Weg zur erneuerbaren und nachhaltigen Ölproduktion sein.“ Biochemiker John Shanklin vom Brookhaven Lab.

Was macht die Entengrütze so interessant?

Einiges haben wir im Abschnitt davor bereits geschrieben: Die Wasserlinse wächst fast überall auf der Welt, es braucht dafür kein Wald abgeholzt werden. Sie belegen zudem keine landwirtschaftlich genutzten Flächen, weil sie auf stehenden Gewässern wachsen. Darüber hinaus steckt ein Großteil ihrer Biomasse in den blattähnlichen Wedeln. Das alles macht die Pflanze interessant für die Herstellung von Bio-Kraftstoffen.

„Entengrütze wächst schnell. Sie hat nur winzige Stängel und Wurzeln, so dass der größte Teil ihrer Biomasse in blattähnlichen Wedeln steckt, die weltweit auf der Oberfläche von Teichen wachsen. Unsere Technik sorgt für einen hohen Ölgehalt in all dieser Biomasse.“ Biochemiker John Shanklin vom Brookhaven Lab.

Entengrütze besiedelt stehende und langsam fließende Gewächse. Sie fühlt sich in allen nährstoffreichen Gewässern wohl – ob Teiche, Tempel oder Gräben. Sie wächst sogar in abwasserbelasteten und leicht verschmutzten Gewässern und trägt dort zur Wasserverbesserung bei. Durch den schnellen Wuchs entziehen Wasserlinsen dem Wasser Stickstoff, Phosphat und organische Stoffe.

Was die Wasserbedingen angeht, ist die Pflanze ziemlich anspruchslos, sie wuchert nahezu bei allen Wassertemperaturen, allen pH-Werten und jeder Wasserhärte. Nur starke Wasserbewegung und ein schneller Abfall des pH-Werts behagen ihr nicht. Derzeit wird die Pflanze bereits als Schweinefutter oder in Biogasanlagen genutzt.

Wie wird die Wasserlinse modifiziert?

Das Brookhaven Lab forscht bereits seit den 1970er-Jahren über Wasserlinsen. In den vergangenen zwei Jahrzehnten gelang es dem Forscherteam unter der Leitung von John Shanklin und Jorg Schwender die wichtigsten biochemischen Faktoren zu identifizieren, die die Ölproduktion der Pflanzen steuern. Dieses Wissen und die genetischen Werkzeuge sollen nun dafür genutzt werden, die Entengrütze so weit zu verändern, dass sie mehr Öl produzieren.

„Das aktuelle Projekt vereint die Expertise des Brookhaven Labs in der Biochemie und Regulierung der pflanzlichen Ölbiosynthese mit den hochmodernen Genomik- und Genetikfähigkeiten von Cold Spring Harbor“, so John Shanklin

Eines der von den Forschenden identifizierten Gene treibt die Produktion der Fettsäuren voran, ein anderes setzt diese zu Trialglycerine zusammen (TAG). Daraus entstehen Kohlenwasserstoffe und somit Öle. Ein drittes Gen in der Pflanze produziert ein Protein, das die Öltröpfchen in der Pflanze umhüllt und schützt.

In Voruntersuchungen fanden die Wissenschaftler heraus, dass ein erhöhter Fettsäuregehalt schädliche Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum hat. Daher wird das Gen mit einem sogenannten Promoter gekoppelt, der sich durch die Zugabe eines bestimmten chemischen Auslösers aktivieren lässt. Dadurch kann die Pflanze ganz normal wachsen, ehe die Ölproduktion eingeschaltet wird.

Welche Zukunftsaussichten hat Biodiesel aus Entengrütze?

Das ist sicherlich schwer zu beantworten. Derzeit arbeiten die Forschenden daran, das Verfahren zu verfeinern und auf einen größeren Maßstab zu übertragen. Noch wurden die Ergebnisse nur im Labor erzielt, eine Übertragung auf eine industrielle Ebene hat noch einmal eine ganz andere Dimension. Zumal es riesige Anbauflächen für Entengrütze bräuchte, damit der Bio-Kraftstoff ein wirklicher Faktor werden kann.

Das Thema Genmanipulation darf hierbei ebenfalls nicht vernachlässigt werden. Es muss genau untersucht werden, was solch eine manipulierte Wasserlinse mit der Umwelt macht. Die USA ist in Sachen Gentechnik durchaus etwas freizügiger, Europa schaut genauer hin. In der EU sind Gentech-Produkte reguliert: Sie müssen einer Risikoprüfung unterzogen und als gentechnisch veränderte Produkte gekennzeichnet werden, wenn sie auf den Markt gelangen.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Content-Manager beim VDI-Verlag. Nach einem Bauingenieurstudium und einer Weiterbildung zum Online-Redakteur, Volontariat und 20 Jahren als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop, landete er bei ingenieur.de. Er schreibt hauptsächlich über Technik und Forschung.

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