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R. Michael Raab freute sich sehr, als US-Präsident George W. Bush während seiner jüngsten "State of the Union"-Rede erwähnte, dass künftig eine Pflanze namens "Switchgrass" verwendet werden könne, um daraus Ethanol herzustellen. Und jener pflanzliche Treibstoff soll es den USA ermöglichen, ihre Abhängigkeit vom Öl deutlich zu reduzieren.
Raab hatte gute Gründe für seine Freude: Er ist Präsident und Gründer von Agrivida, einem Biotech-Startup aus Cambridge in Massachusetts, das Pflanzen mit Hilfe neuer Gene zu einer billigeren und einfacher zu verarbeitenden Quelle von Ethanol machen will. Mit Hilfe dieser Technologie soll Ethanol aus Pflanzen wie dem Switchgrass künftig zu einer echten Benzin-Alternative werden.
Aktuell konzentriert sich Agrivida allerdings zunächst auf Mais, der bereits heute als Ethanol-Quelle dient. Der Standard-Produktionsprozess verwendet allerdings nur die Maiskörner, sowohl Stängel als Blätter, die die Hälfte der Masse der Pflanze ausmachen, werden einfach weggeworfen. Ethanol-Produzenten nutzen Enzyme, um aus der Maisstärke in den Maiskörnern einfachen Zucker zu generieren. Dieser Zucker landet dann in Fermentierungstanks, in dem er von Hefe "verdaut" und schließlich in Ethanol umgewandelt wird.
Wenn man die gesamte Maispflanze verwenden könnte, würde sich daraus wesentlich mehr Ethanol ergeben. Allerdings steckt der Zucker in Stängeln und Blättern in der Zellulose, die eine wesentlich komplexere Molekülkette bildet. Um Zellulose in einfache Zucker herunterzubrechen, die von der Hefe auch umgesetzt werden können, bedarf es eines längeren Aufbereitungsprozesses, in dem Hitze, hoher Druck und Säuren zum Einsatz kommen. Heutzutage ist dieser Vorgang noch zu teuer, um sich zu lohnen. Ähnliches gilt auch für Switchgrass, ein holziges Gräsergewächs, das in Nordamerika heimisch ist und bis zu 2,70 Meter hoch wachsen kann. Derzeit wird es aufgrund des hohen Zelluloseanteils nicht für die Ethanol-Produktion eingesetzt.
Agrivida möchte dem Mais nun Gene zusetzen, damit dieser Enzyme produziert, um die Zellulose selbst leichter zu zersetzen. Das würde es wesentlich einfacher machen, Zucker zu generieren. Die Produktionskosten würden sich womöglich derart reduzieren, dass es sich lohnt, die ganze Pflanze zu verwenden, wie Raab meint. Mit Hilfe der neuen Gene soll der Produktionsprozess bis zu 50 Prozent billiger werden. Und dann wäre es schließlich auch möglich, ihn an Switchgrass anzupassen, sagt Raab.
Das Problem: Enzyme, die die Strukturelemente im Mais auseinander brechen können, dürften auch schwächere Stängel mit sich bringen. Deshalb hat Agrivida die Enzyme so verändert, dass sie während der Lebenszeit der Pflanze inaktiv bleiben. Erst wenn der Mais dann im Produktionsprozess steckt, also höheren Temperaturen und Druck ausgesetzt wurde, bei dem sich sein pH-Wert ändert, werden die Enzyme aktiv. Raab will den Prozess selbst allerdings nicht genauer erklären, weil er Teil eines Patentantrages ist.
Pflanzen könnten durchaus zu einem signifikanten Energielieferanten werden. Eine Studie des Argonne National Laboratory kommt zu dem Schluss, dass 3,78 Liter Ethanol (also eine Gallone) aus Maiskernen ungefähr 20.000 BTU-Energieeinheiten (British Thermal Unit, eine BTU entspricht 1055 Joule) mehr Energie enthält, als in ihren Produktionsprozess floss. Würde die Zellulose von Switchgrass verarbeitet, würde sich dieser Energiegewinn gar auf rund 60.000 BTU-Energieeinheiten pro Gallone erhöhen, insbesondere weil beim Switchgrass-Anbau kaum fossile Brennstoffe verwendet werden. Damit das alles funktioniert, müssen die Kosten aber noch herunter.
Über dieses Ethanol aus Zellulose sprach Präsident Bush auch, als er vorschlug, 150 Millionen Dollar des Haushaltforschungsbudgets 2007 in die Switchgrass-Forschung zu stecken. Raab hält Switchgrass ebenfalls für interessant: Erstens könnte ein halber Hektar Land viermal so viel Switchgrass-Masse produzieren, als Mais. Außerdem sei es wesentlich leichter anzubauen. "Die Energiebalance ist bei Switchgrass wesentlich besser. Man braucht kaum Dünger und wesentlich weniger Pflege (und damit Energieaufwand) als beim Mais."
Forscher glauben, dass Ethanol bis zu 30 Prozent des US-Treibstoffbedarfes decken könnte, ohne die Nahrungsmittelproduktion zu tangieren. Derzeit wird Ethanol in den USA mit Benzin vermischt und hat einen Anteil von rund zwei Prozent. Switchgrass kann auf Böden wachsen, die sich für den Anbau von Nahrungsmittelpflanzen nicht eignen. Ein halber Hektar könnte, so erste Experimente, zwischen sechs und 15 Tonnen Switchgrass produzieren, was 100 Gallonen Ethanol pro Tonne entspricht.
Die Firma Edenspace Systems aus Virginia arbeitet ebenfalls an genetisch veränderten Mais- und Switchgrass-Pflanzen, um sie zu besseren Ethanol-Lieferanten zu machen. "Diese Idee geistert schon seit längerem durch die Forschungsgemeinschaft", meint Ken Keegstra, Direktor des Department of Energy Plant Research Laboratory an der Michigan State-University, der Agrivida seit kurzem berät. "Derjenige, der das als Erstes praktisch umsetzt, gewinnt."
Es wird allerdings noch dauern, bis Treibstoff aus Switchgrass wirklich im Tank landet. Bislang hat Agrivida seine Enzyme nur am Computer gestaltet und sie in Bakterien wachsen lassen, muss sie aber noch in echten Pflanzen testen. Raab hofft, dass erste Feldtests Ende 2007 beginnen können, um eine Genehmigung vom US- Landwirtschaftsministerium zu erhalten. Die Vermarktung des Spezialmais könnte dann 2010 beginnen. Um diese Methode auch bei Switchgrass anzuwenden, dürfte es noch mindestens zwei oder drei weitere Jahre in den Universitätslabors brauchen, meint Raab.
Übersetzung: Ben Schwan.
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