Das Plastik aus dem Schrebergarten

News: Das Plastik aus dem Schrebergarten

Eines Tages hätte es Realität werden sollen: ganze Felder, auf welchen Raps biologisch abbaubaren Kunststoff produziert. Denn amerikanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, eine gentechnisch veränderte Raps- Pflanze zu züchten, die das organische Polymer PHB/V in ihren Samen produziert. Dieses Polymer kann zu biologisch abbaubarem Thermoplast weiterverarbeitet werden. Doch noch ist der erzielte Erfolg nicht groß genug, um zu einem wirtschaftlichen Einsatz zu führen. Die Firma Monsanto stoppte das Forschungsprogramm.

Normalerweise wird PHB/V von bestimmten Bakterien hergestellt, die es als Vorratsstoffe anhäufen – vergleichbar mit Stärke in Pflanzen und Glycogen bei Tieren. Es hat sich herausgestellt, daß dieses Polymer durch Hitze in flexibles Plastik umgewandelt werden kann. Da sie als Vorratsprodukte dienen, die aufgespalten und als eine Quelle für Kohlenhydrate und Energie genutzt werden können, sind PHB/V (Polyhydroxybutyrat/valeriat) und andere bakterielle Polymere vollständig biologisch abbaubar. Ein weiterer Vorteil gegenüber Kunststoff auf Erdölbasis liegt darin, daß ihre Bestandteile nachwachsende Rohstoffe sind.

Kommerziell wurde PHB/V bisher unter Nutzung des Bakteriums Ralstonia eutropha hergestellt. Dies ist aber verglichen mit der Produktion von erdölbasiertem Plastik unwirtschaftlich, da das Bakterium auf Rohstoffe angewiesen ist, die zuvor aus Pflanzenmaterial extrahiert werden müssen. So war es der nächste logische Schritt für Kenneth Gruys und sein Team von Monsantoin St. Louis, Missouri, direkt bei den Pflanzen einzugreifen: Er schleuste in Raps die Gene der Bakterien ein, welche die zur Polymerherstellung benötigten Enzyme kodieren. Aber gerade hier liefen die Gentechniker vor eine biologische Mauer. Denn die Pflanzen sind durchaus in der Lage Massen des Rohmaterials Acetyl Coenzym A, herzustellen und können daher auch relativ einfach dazu gebracht werden, das Polymer PHB (Polyhydroxybutyrat) zu synthetisieren. Den organischen Bestandteil hingegen, der gebraucht wird, um Valeriansäure, einen Bestandteil des besser verwendbaren Polymers PHBV herzustellen, produzieren sie nur in geringen Mengen.

So mußten die Wissenschaftler letztendlich nicht weniger als vier verschiedene Bakteriengene in die Pflanze einbringen, die zwei unterschiedliche Stoffwechselwege modifizieren. Drei der Gene stammen von Ralstonia eutropha und vollenden die drei abschließenden Schritte bei der Polymersynthese. Das entscheidende vierte Gen kommt von Escherichia coli und setzt den biochemischen Ablauf in Bewegung, der zur Valeriansäure führen soll (Nature Biotechnology vom Oktober 1999).

Doch bevor das "Pflanz-Dein-Eigenes-Plastik" Realität wird, ist es noch ein langer Weg. Die Wissenschaftler schätzen, daß die Polymer-Konzentration um die 15 Prozent des Trockengewichts liegen muß, damit eine Extraktion und Weiterverarbeitung wirtschaftlich wird. Doch die Konzentration in den Pflanzen beträgt momentan weniger als drei Prozent. Aufgrund all dieser Schwierigkeiten hat das Forscherteam von Monsanto kürzlich das Forschungsprogramm aufgegeben.

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