Nachhaltigkeit

Chemiekeule war gestern, Enzyme sind heute

Biotechnologisch produzierte Enzyme bestechen durch eine Vielfalt an Fähigkeiten. Mit ihrem Einsatz können wir mit unserer Erde deutlich behutsamer umgehen als bisher.

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Mjam, mjam — weg sind sie, die Altlasten unserer Wohlstandsgesellschaft. Pestizide und Düngemittel, die unsere Böden belasten. Waschmittel, die unsere Gewässer aus dem Gleichgewicht bringen. Eine Landwirtschaft, die den Boden zerstört. Fossile Brennstoffe, die unser Klima anheizen.

Wie in dem Kult-Videospiel „Pacman“, in dem eine gefräßige gelbe Scheibe die vier Geister Blinky, Speedy, Inky und Peky jagt, lassen sich heute Enzyme technisch herstellen, um durch sie ausgelöste chemische Reaktionen Pflanzenschädlinge auf den Feldern, Schmutzpartikel in der Wäsche oder übelriechenden Mundbakterien den Garaus zu bereiten.

Technische Enzyme werden von genetisch optimierten Mikroben hergestellt. Die Blaupause liefert die Natur selbst. Spezialisierte Biotechnologieunternehmen spüren in Bakterien und Pilzen, die auf natürliche Weise Enzyme bilden, die hierfür verantwortlichen Gensequenzen auf. Diese werden herausgeschnitten und in andere Mikroben eingesetzt. Diese werden dadurch zu „Fabriken“ für ganz bestimmte Enzyme und Anwendungen.

Technische Enzyme können Böden jedoch ohne Dünger auch langfristig fruchtbar halten und sie vermögen, über das Futter verabreicht, die Klimagase von Wiederkäuern stark zu reduzieren.

Enzyme helfen Wasser sparen und sie beschleunigen die Bio-Kraftstoffproduktion

Auf diese Weise massenproduziert, können die Enzyme zum Beispiel Waschvorgängen in der Textilherstellung beigemischt werden. Das verringert etwa den Wasserverbrauch, wenn es darum geht Jeanshosen einen Stone-Washed-Look zu verpassen. Ähnlich stellen Enzyme auf umweltfreundliche Weise weiches Leder her, indem sie beim Gerben von Tierhäuten den Schwefelwasserstoffeinsatz um 40 Prozent senken. Enzyme beschleunigen aber auch die Umwandlung von Pflanzenabfällen in Bio-Kraftstoff oder sie sorgen dafür, dass Nutztiere ihr Futter zu einem möglichst geringen Teil wieder ausscheiden.

Die universellen Fähigkeiten als Katalysatoren biologischer Prozesse aller Art brauchen wir dringend. Denn der Appetit der Welt wächst und wächst. Im Jahr 2050 werden nicht mehr 7,7 Milliarden, sondern mehr als neun Milliarden Menschen auf der Erde leben. Parallel werden die landwirtschaftlich genutzten Flächen schrumpfen. Ein Bericht des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft schätzt, dass durch zu intensive Landwirtschaft weltweit jährlich rund zwölf Millionen Hektar Agrarfläche verloren gehen – durch Überweidung, Überdüngung und fehlerhafte Bewässerung. Schreitet diese Entwicklung unverändert fort, würden die Ernten weltweit in den nächsten 25 Jahren um bis zu zwölf Prozent geringer ausfallen, bei steigender Weltbevölkerung.

Intensive Düngung und zu viel Methan aus der Viehzucht könnten bald Vergangenheit sein

Gleichzeitig trägt die Landwirtschaft rund 14 Prozent der weltweit emittierten Treibhausgase bei. Kohlendioxid, Methan und Lachgas entstehen durch die Ausscheidungen von Rindern und durch landwirtschaftliche Prozesse wie Düngung und Nassreisanbau. Vom Feld bis zum Teller entstehen bei einem Kilo Brot etwa 720 Gramm Kohlendioxid. Bei einem Kilo Rindfleisch sind es rund 13.300 Gramm.

Technische Enzyme können Böden jedoch ohne Dünger auch langfristig fruchtbar halten und sie vermögen, über das Futter verabreicht, die Klimagase von Wiederkäuern stark zu reduzieren. Beides ist für unsere künftigen Lebensgrundlagen entscheidend.

Für spezialisierte Enzymhersteller wird allerdings eine zentrale Herausforderung sein, die Integration der Bio-Katalysatoren in die Produktionsprozesse ihrer Kunden genau zu steuern. Denn das Umfeld muss beim industriellen Einsatz von Enzymen optimal eingestellt sein. Nährstoffe, pH-Wert, Temperatur und Durchlüftung müssen passen – nur dann können die biochemischen Helfer ihre Fähigkeiten voll entfalten. Hier kommt eine weitere Durchbruchtechnologie zum Tragen – die Digitalisierung. Denn nur sie erlaubt ausreichend genaue Steuerungsprozesse, die es Enzymen erlauben maximal effektiv zu wirken.

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