Biotechnologie in Produktion und Umweltschutz – Schonen von Ressourcen
Seit Jahrmillionen laufen in Bakterien Prozesse sehr stoffsparend und effizient ab – viele davon wendet die chemische und pharmazeutische Industrie heute für ihre Produktion an. So hilft die weiße Biotechnologie, herkömmliche chemische Produktionsschritte abzulösen oder ganze Herstellungsverfahren zu revolutionieren. Dies gilt umso mehr als sich Mikroorganismen durch Züchtung, Auslese und gentechnische Verfahren sogar für die Bedürfnisse der Industrie maßschneidern lassen.
Biochemische Vorgänge finden im Gegensatz zu vielen physikalischen und chemischen Prozessen schon bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur statt. Daher spart der Einsatz von Mikroorganismen oder ihren Bestandteilen in industriellen Verarbeitungs- und Produktionsverfahren Rohstoffe sowie Energie. Gleichzeitig fallen oft weniger Nebenprodukte oder Abfälle an. Alltägliches Beispiel: die Verwendung von Enzymen in Waschmitteln. Enzyme sind biologische Katalysatoren, die chemische Vorgänge ermöglichen oder beschleunigen, ohne dabei verbraucht zu werden. Schon geringste Mengen dieser kleinen Biokatalysatoren spalten bei niedrigen Waschtemperaturen Eiweiß, Fett und Stärke vollständig auf. Einige der Enzyme wurden inzwischen gentechnisch so verändert, dass sie auch in Gegenwart von Bleichmitteln oder Tensiden unbeeinträchtigt ihre Arbeit verrichten.
Neue Möglichkeiten eröffnen biotechnologische Verfahren auch in der Landwirtschaft, vor allem bei der Produktion von Rohstoffen. Angesichts zunehmender Ressourcenknappheit und drohendem Klimawandel nimmt die Bedeutung nachwachsender Rohstoffe für Produktionsprozesse sowie zur Energie- und Kraftstoffgewinnung weiter zu. Mithilfe gentechnischer Methoden können beispielsweise Pflanzen derart modifiziert werden, dass sich die Zusammensetzung der aus ihnen gewonnenen Öle ändert. Diese lassen sich so an die jeweiligen Einsatzfelder anpassen – je nachdem, ob die Pflanzenöle für die Produktion von Lacken, Farben, Schmierstoffen oder als Hilfsmittel zur Kunststoff-, Papier- und Gummiherstellung verwendet werden. Vorteile bringen gentechnische Verfahren darüber hinaus bei der Kraftstoffproduktion. Hierbei wird etwa Mais der Bauplan für das Enzym Amylase übertragen, das Stärke in Zucker spaltet. Diese Veränderung vereinfacht den Prozess der Gewinnung von Bioethanol als Kraftstoff und erhöht dessen Wirtschaftlichkeit.
Nicht allein durch Ressourcenschonung in der industriellen Produktion, auch mit der Sanierung von Umweltschäden wie Altlasten in Böden oder Gewässerverunreinigungen leistet Biotechnologie einen Beitrag zum Umweltschutz. Schadstoffe werden von Mikroorganismen gezielt abgebaut und unschädlich gemacht. Für diese Aufgabe kommen entweder Lebensgemeinschaften von Mikroben – vergleichbar denen in Kläranlagen – oder gentechnisch veränderte Bakterien infrage. Letztere werden zum Schadstoffabbau zum Beispiel mit Genen aus anderen Organismen ausgestattet, welche den Bakterien neue Fähigkeiten zur Umwandlung chemischer Verbindungen verleihen.
