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„Wir haben sehr viele Bakterien gescreent“

(20.01.2022) Dabei ist das Kölner Start-up BluCon auf einen thermophilen Stamm gestoßen, der aus Stroh Milchsäure für nachhaltige Kunststoffe produziert.
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Die beiden BluCon-Gründer und -Geschäfts­führer, Biochemiker Albrecht Läufer sowie Betriebs­wissenschaftler Markus Fehr, über klassische Mikrobiologen, blauen Himmel und adaptive Evolution.

Herr Läufer, Herr Fehr, Sie haben BluCon Biotech gemeinsam gegründet, und zwar aus der Biotech-Firma Direvo Industrial Biotech­nology. Vor etwa zehn Jahren ging es beim – damals noch – „Projekt BluCon“ im Wesentlichen um Biokraft­stoffe. Heute widmen Sie sich Biokunst­stoffen, wie kam es zu dem Wechsel?
Albrecht Läufer: Das stimmt, wir haben 2011 mit Second Generation Bioethanol angefangen, also Kraftstoffen aus etwa Lignocellulose statt zucker- und stärkehaltiger Biomasse. Dann kam aber die Zeit des Schiefergases, und die Preise für Erdöl und -gas gingen in den Keller. Uns brachen die Investoren weg, denn niemand wollte mehr für unsere Technologie bezahlen. Unser Mitarbeiter Vitali Svetlichny sagte eines Tages: „Wir haben auch Bakterien­stämme, die Milchsäure machen.“ Die wiederum ist Grundstoff für PLA.

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PLA, vom Englischen Polylactid Acid, also Polymilchsäure, ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff, der inzwischen vielfach Verwendung findet. Das geht von Verpackungen über Rohmaterial für den 3D-Druck bis hin zu medizinischen Materialien.
Läufer: Besonders in den vergangenen Jahren ist das Bewusstsein für das Plastikproblem gestiegen, denken wir nur an Mikroplastik, die Vermüllung der Weltmeere. Wir brauchen biologisch abbaubare Kunststoffe und wir brauchen bio-basierte Kunststoffe, weg von konven­tionellem Plastik aus fossilen Rohstoffen. Polymilchsäure vereint beide Eigenschaften. Im Jahr 2017 haben Markus Fehr und ich dann sowohl einen chinesischen Investor als auch – mit Dehong Biotech – einen chinesischen Koopera­tionspartner für dieses neue Projekt gefunden. Aus der Plattform BluCon wurde die Firma BluCon Biotech.
Markus Fehr: Das war auch eine strategische Entscheidung, denn natürlich ist China ein riesiger potenzieller Markt. Die chinesische Regierung ist in vielen Bereichen weiter als wir in Europa. Die Provinz Hainan zum Beispiel verbietet ab 2025 Verpackungs­material aus nicht biologisch abbaubarem Plastik. Kunststoffe wie PLA sind eine praktikable Alternative.

Es sind immer noch Kunststoffe.
Fehr: Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen und zudem deutlich schneller abbaubar als die meisten konven­tionellen Kunststoffe.

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Wobei PLA nicht einfach verrottet, wenn man etwa die Einkaufstüte im Garten vergräbt. Biologisch abbaubar heißt in diesem Zusammenhang, dass das Material zum Beispiel in industriellen Kompostie­rungsanlagen bei bestimmten Temperaturen und mit speziellen Mikro­organismen verarbeitet wird.
Läufer: In der Tat, eine frei im Wasser schwimmende Tüte verschwindet nicht gleich, aber das wäre ja auch nicht sinnvoll. Wenn man das Material jedoch zerkleinert und es dann in Kontakt mit Säuren und später Bakterien kommt, dann wird es zuverlässig abgebaut. Denken Sie etwa an resorbierbares Nahtmaterial für die Chirurgie.
Fehr: Kompostierung ist außerdem nur ein Weg. Ein weiterer, wünschens­werterer ist Recycling. Auch dazu gibt es bereits Forschung, etwa was ungiftige Additive während des Produktions­prozesses betrifft. Denn natürlich muss der gesamte Prozess nachhaltig sein.

Deshalb nutzen Sie für Ihre Technologie auch keine Rohstoffe, die als Lebensmittel dienen können, wie etwa Mais, Zuckerrohr oder Maniok. Sie fermentieren komplexere Kohlen­wasserstoffe wie eben Cellulose aus Stroh. Dafür benötigen Sie besondere Bakterien, welche?
Läufer: Ein solcher Prozess sollte nicht nur nachhaltig, sondern auch wirtschaftlich sein, denn viele Produzenten stellen bereits Milchsäure her. Ein Faktor ist, landwirt­schaftlichen „Abfall“ wie Stroh als Ausgangs­stoff zu nehmen. Eine enzymatische Hydrolyse von Cellulose oder Hemicellulose ist aber aufwändig und teuer. Deshalb haben wir uns auf die Suche nach einem Bakterien­stamm gemacht, der das von Natur aus kann. Den haben wir mit Caldicellulosi­ruptor gefunden, Bakterien, die in heißen Quellen vorkommen.

Wo haben Sie die gefunden? In einer Datenbank?
Läufer: Nein, nein [lacht]. Da ist ganz klassisch ein Mikrobiologe unterwegs gewesen.
Fehr: Wo genau wir den Stamm gefunden haben, ist Betriebs­geheimnis. Aber ich kann verraten, wir haben sehr viele Bakterien gescreent.
Läufer: Das Pfiffige an unseren Organismen ist, dass sie sowohl C5- als auch C6-Zucker quantitativ in Milchsäure umwandeln. Sie sind also, was ihr Substrat angeht, sehr tolerant. Ob nun europäisches Stroh, Chinagras in China, Elefantengras in Afrika oder sogar Bagasse, also faserige Zucker­rohrreste – im Prinzip verstoff­wechselt das unser Caldicellulosi­ruptor-Stamm bereitwillig.
Fehr: Mittels adaptiver Evolution haben wir den Stamm so verbessert, dass er nicht nur wenige Gramm Milchsäure produziert, sondern mittlerweile zig Gramm. Damit können wir gut mit dem Zucker-basierten Prozess mithalten, was sicherlich die Voraussetzung für eine industrielle Anwendung ist.

Ob nun Technologie, Plattform oder Firma, wofür steht BluCon?
Läufer: Das hat historische Gründe. Den Namen für die Technologie hatten der damalige Direvo-Geschäfts­führer und ich gemeinsam ausgetüftelt. Blu symbolisiert den blauen Himmel, und Con steht für Consolidated Bioprocessing, kurz CBP. Denn das ist der „Unique Selling Point“ unserer Technologie: Alle Reaktions­vorgänge geschehen im Fermenter, von der Kultivierung der Bakterien, die Cellulose und Hemicellulose abbauen, bis zur Umsetzung des dabei entstehenden Zuckers zur Milchsäure. Mehrere Prozesse laufen also ein einem Topf ab, das ist die Definition von CBP. BluCon passte dann sehr gut.

Die Fragen stellte Sigrid März

Steckbrief BluCon Biotech
Gründung: 2017
Sitz: BioCampus Köln
Mitarbeiter: 20
Produkt: Milchsäure der zweiten Generation

Bild: Pixabay/blende12 (Stroh) & RoadLight (Mikroben)


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