Moritz Koch lässt Cyanobakterien Bioplastik produzieren

Plastikindustrie vor Revolution? Sauerländer Mikrobiologen gelingt Durchbruch in der Forschung 

Moritz Koch hat einen Weg gefunden, mit Hilfe von mutierten Cyanobakterien Bioplastik in großen Mengen zu produzieren. Das könnte die Plastikindustrie revolutionieren.
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Moritz Koch hat einen Weg gefunden, mit Hilfe von mutierten Cyanobakterien Bioplastik in großen Mengen zu produzieren. Das könnte die Plastikindustrie revolutionieren.

Die Forschungsergebnisse von Dr. Moritz Koch (32) haben das Potenzial, die Welt nachhaltig zu verändern. Die Erkenntnisse des jungen Grevenbrückers in der Herstellung von Bioplastik mit Hilfe von Cyanobakterien lassen die Welt der Wissenschaft aktuell aufhorchen – und könnten für eine Revolution in der Plastikindustrie sorgen.

Grevenbrück - Dr. Moritz Koch hat erstmals einen Weg gefunden, den Stoffwechsel der Cyanobakterien der Gattung „Synechocystis“ so zu verändern, dass sie das Bioplastik in industriell relevanten Mengen produzieren können. Dieses natürliche und umweltschonende Bioplastik (Polyhydroxybutyrat, kurz: PHB) ist ein Nebenprodukt der Fotosynthese von Cyanobakterien. Das besondere daran: es kann, genau wie herkömmliches Plastik, für Verpackungen eingesetzt werden. Gelangt das Bioplastik allerdings in die Umwelt wird es dort innerhalb kurzer Zeit abgebaut.

„Die industrielle Relevanz dieser Form von Bioplastik kann kaum überschätzt werden“, zitiert die Uni Tübingen Professor Karl Forchhammer vom Interfakultären Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin, den Leiter der Forschungsgruppe, in der Moritz Koch den Durchbruch erzielte.

PHB ist schadstofffrei und schnell abbaubar

Rund 370 Millionen Tonnen Kunststoffe werden derzeit pro Jahr produziert. Prognosen zufolge wird die weltweite Plastikproduktion im nächsten Jahrzehnt um weitere 40 Prozent zunehmen. Kunststoff ist auf der einen Seite vielseitig einsetzbar und preisgünstig, auf der anderen Seite aber auch Grund für massive Umweltverschmutzungen und die Vermüllung der Ozeane. Außerdem gelangt er immer häufiger in unsere Nahrungskette und nicht zuletzt wird bei der Produktion (Erdöl-Verbrennung) eine Menge schädliches CO2 freigesetzt.

So sieht das natürlich produzierte PHB aus. Es ist schadstofffrei abbaubar.

Das von Moritz Koch studierte Cyanobakterium könnte eine Lösung für diese Probleme sein. Dessen PHB „ist ähnlich einsetzbar wie der Kunststoff Polypropylen aber in der Umwelt schnell sowie schadstofffrei abbaubar“, so die Uni Tübingen. Allerdings war die von den Bakterien produzierte Menge bislang noch sehr gering. Normalerweise macht PHB nur um die zehn Prozent der Cyanobakterien aus, sagt Moritz Koch. Ihm und der Tübinger Forschungsgruppe gelang es, in den Bakterien ein Protein zu identifizieren, das den Kohlenstofffluss in Richtung PHB innerhalb der Bakterienzelle drosselt. Nach Entfernen des entsprechenden Regulators sowie weiteren genetischen Veränderungen stieg die von den Bakterien produzierte PHB-Menge enorm an und machte schließlich über 80 Prozent der Gesamtmasse der Zelle aus. „Wir haben regelrechte Plastikbakterien erschaffen“, sagt der Grevenbrücker Forscher im Gespräch mit unserer Zeitung.

Cyanobakterien sind wahre Alleskönner unseres Planeten.

Dr. Moritz Koch

„Cyanobakterien sind wahre Alleskönner unseres Planeten“, betont Koch. „Das unterstreicht das enorme Potenzial, das diese Lebewesen – auch für uns Menschen – mitbringen. Einmal in der Industrie etabliert, könnte die gesamte Kunststoffproduktion revolutioniert werden“, so der Sohn aus dem Hause „Orchideen Koch“ in Grevenbrück. Langfristiges Ziel sei, den Einsatz der Bakterien zu optimieren und so weit zu skalieren, dass ein großtechnischer Einsatz möglich werde.

Den Weg zu diesem Forschungserfolg begann Moritz Koch schon als Schüler des GymSL in Altenhundem, wo er 2008 sein Abitur machte – natürlich mit Biologie-Leistungskurs. Es folgten Studium und Promotion in der Mikrobiologie an der Eberhard-Karls-Universität in Tübingen. Fasziniert und inspiriert von der Bioethik wollte er auch unter dem gesellschaftlichen Aspekt „Plastikvermeidung“ seine Forschungen in diesem Bereich aufnehmen. Doch zunächst war kein Budget für sein Vorhaben vorhanden. Mit Hilfe eines Stipendiums konnte er schließlich doch seine Forschungsarbeit aufnehmen. „Für dieses Privileg bin ich sehr dankbar, das läuft in Deutschland wirklich gut“, erinnert sich der Lennestädter an die Anfänge.

Zufall hilft beim Sensationsfund

Ein Pionier auf diesem Gebiet war er beileibe nicht. „Weltweit haben sich Forscherinnen und Forscher schon seit über 20 Jahren damit beschäftigt, Bioplastik zu gewinnen“, so Moritz Koch. Dass die Sensation ausgerechnet ihm gelang, daran hatte auch der Zufall seinen Anteil – ähnlich wie bei der Entdeckung des Penicillins. Trotzdem: Der Durchbruch bei der Herstellung des neuen Bakterienstamms ist der Hauptverdienst des Grevenbrückers. Zwar sei das PHB nicht ganz so biegsam wie konventionelles Plastik, mit Hilfe bestimmter Additive sei das aber ebenfalls zu erreichen.

Neue Varianten produzieren deutlich mehr PHB.

Sein Erfolg freut Moritz Koch nicht nur als Biologe. Er selbst hat sich komplett dem nachhaltigen Leben verschrieben. Der ehemalige Grevenbrücker lebt größtenteils vegan, hat noch nie ein eigenes Auto besessen, nutzt immer den ÖPNV und spendet für jeden Flug, den er nicht vermeiden kann, Geld an Umweltorganisationen. Aktuell lebt er in Vancouver, eine der nachhaltigsten Städte der Welt, um zu erleben, wie eine Großstadt diese Aufgaben bewältigt. Den Weg zurück nach Europa wird er auf einem Frachtschiff antreten. Er selbst lebt in einer WG, um nicht unnütz Wohnraum zu verbrauchen. Beim Einkauf achtet er auf regionale Produkte, Second-Hand-Läden und Ökostrom.

Dem nachhaltigen Leben verschrieben

„Ich denke nicht, dass man selbst perfekt nachhaltig leben muss“, sagt Moritz Koch. Wichtiger sei es, gesellschaftlich für mehr Nachhaltigkeit aktiv zu werden. „Das geht im Freundes- und Familienkreis los, kann aber auch politisches Engagement sein.“ Er empfiehlt zum Beispiel nachhaltige Geldanlagen, also etwa in Firmen, die in erneuerbare Energien investieren. Das rentiere sich nicht nur für die Umwelt, sondern langfristig auch für den eigenen Geldbeutel. Zusammen mit anderen Doktoranden hat er ein eigenes Stipendium geschaffen, um so nachhaltige Forschung zu fördern. Außerdem ist er Mitbegründer der Gruppierung „Scientists for Future“ an der Uni Tübingen.

Und in Zukunft? Moritz Koch will demnächst Erfahrungen in der Industrie sammeln und mittelfristig als Professor an einer Fachhochschule lehren. „Ich glaube, ich bin ein besserer Lehrer als Forscher. Und gute Lehrerinnen und Lehrer haben einen hohen gesellschaftlichen Mehrwert“, blickt der Lennestädter in seine Zukunft.

Mikroorganismen als Rohstofflieferanten

  • Cyanobakterien, die auch als Mikroalgen oder Blaualgen bezeichnet werden, gehören zu den unscheinbarsten und doch mächtigsten Akteuren auf unserem Planeten.
  • Es waren Blaualgen, die vor etwa 2,3 Milliarden Jahren durch Fotosynthese unsere Atmosphäre sowie die vor UV-Strahlung schützende Ozonschicht schufen.
  • Die Bakterien brauchen lediglich Wasser, CO2 und Sonnenlicht zum Leben. Daher kommen sie in nahezu allen Bereichen der Erde vor.
  • Neben der Plastikherstellung gibt es weitere Forschungsfelder mit Cyanobakterien – etwa die Produktion von Wasserstoff.

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