Waschmittel-Forschung: Das Beste aus der Natur
von Gunthild Kupitz
"Ein Milligramm Enzym statt ein Kilogramm Chemie": Warum die industrielle Biotechnologie die Umwelt schont. Ein Interview mit Holger Zinke, Träger des Deutschen Umweltpreises 2008.
Umweltschonend waschen
Der promovierte Biologe Holger Zinke, 45, ist Gründer und Vorstandsvorsitzender der Brain AG in Zwingenberg bei Darmstadt. Das Biotech-Unternehmen erforscht seit 15 Jahren Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze oder Algen; es entschlüsselt deren Gene, optimiert sie und entwickelt daraus Prototypen für die unterschiedlichsten Anwendungen in internationalen Kosmetik-, Chemie- und Lebensmittelkonzernen. Ein Verfahren, das es seit einigen Jahren möglich macht, chemische Produkte durch Biologie zu ersetzten - mit stark steigender Tendenz.
BRIGITTE.de: Was genau tut Ihr Unternehmen? Wie muss man sich Ihre Arbeit vorstellen?
Holger Zinke: Wir haben ein Bio-Archiv aufgebaut, das aus einer ziemlich umfangreichen Sammlung von Mikroorganismen besteht. Die sind bei uns im Labor alle verfügbar, so dass wir sehr schnell Wirkstoffe finden können. Allerdings: Industriell genutzt werden weltweit heute gerade einmal 100 Mikroorganismen. Dabei finden sich allein in einem einzigen Gramm Waldboden etwa 5000 verschiedene dieser Kleinstlebewesen.
BRIGITTE.de: Wieso sind es dann nur so wenige?
Holger Zinke: Weil sich bislang von den 5000 höchstens zwanzig kultivieren lassen, also sich auch im Labor vermehren. Alle übrigen 4980 kann man zwar nachweisen und sind unter dem Mikroskop zu erkennen, aber sie liessen sich bisher nicht nutzen.
BRIGITTE.de: Warum sind diese Mikroorganismen für Sie so interessant?
Holger Zinke: Die Hauptaufgabe von Bodenmikroorganismen ist ja die Kompostierung. Sie produzieren unter anderem Enzyme, also Eiweiße, die biochemische Prozesse beschleunigen und bestimmte Stoffe zerlegen oder chemisch verändern, beispielsweise das Chlorophyll oder die Stärke in Blättern. Durch solche Prozesse entsteht im Wald übrigens auch dieser muffig-feuchte Erdgeruch, hervorgerufen von einer Substanz namens Geosmin. Sie wird gebildet als eines von vielen, vielen Stoffwechselprodukten bei der Zersetzung durch einen bestimmten Mikroorganismus.
BRIGITTE.de: Geht es noch etwas genauer?
Holger Zinke: Jedes dieser Kleinstlebewesen besitzt 1500 bis 2000 Gene, und jedes dieser Gene ist verantwortlich für ein spezielles Stoffwechselprodukt. Das kann entweder ein Enzym beziehungsweise ein Biokatalysator sein oder, wie im Fall von Geosmin, ein Naturstoff. Glücklicherweise wächst der Mikroorganismus, der Geosmin herstellt, auch unter Laborbedingungen, denn diese Substanz wird zur Herstellung von Parfüm genutzt. Da sich aber die allermeisten Mikroorganismen nicht züchten lassen, und wir ja eigentlich nur an ihren Stoffwechselprodukten interessiert sind, haben wir vor einigen Jahren ein Verfahren entwickelt, das es uns erlaubt, das genetische Material direkt aus der Erde zu extrahieren.
BRIGITTE.de: Wie geht es dann weiter?
Holger Zinke: Wir versuchen, die einzelnen Gene in einen der industriell nutzbaren Mikroorganismen einzubauen. Denn die Fähigkeit zur Vermehrung ist die Voraussetzung dafür, um später die Baupläne dieser Gene überhaupt nutzen zu können. Typischerweise verläuft es meist so: Ein Unternehmen beauftragt uns beispielsweise mit der Suche nach einem Enzym, das es gestattet, Papier zu beschichten. Wir stellen dann aus unserem Bio-Archiv etwa 200 Prototypen des gewünschten Typs bereit. Häufig merken wir allerdings, dass der eine oder andere entweder nicht ausreichend über die entsprechende Eigenschaft verfügt oder dass die verschiedenen Prototypen verschiedene Eigenschaften besitzen, die möglicherweise alle wünschenswert wären.
BRIGITTE.de: Was können Sie tun? Die Gene verändern?
Holger Zinke: Ja. Wir optimieren sie biotechnisch oder kombinieren mehrere miteinander. Risiken für die Umwelt entstehen dabei übrigens nicht. Denn auch in der Natur werden Enzyme genau so optimiert; das ist ein ganz natürlicher Prozess. Und das neue Enzym unterscheidet sich nicht vom Vorläufer: Es ist ebenfalls natürlich. Hinzu kommt, dass der veränderte Mikroorganismus selbst nicht in die Umwelt gelangt, sondern lediglich sein Endprodukt genutzt wird.
BRIGITTE.de: Welche Fähigkeiten besitzt so ein Enzym eigentlich?
Holger Zinke: Es arbeitet katalytisch, das heißt, es beschleunigt eine chemische Reaktion, ohne sich selbst zu verbrauchen, und das ist etwas ganz Wesentliches.
BRIGITTE.de: Ein Beispiel, bitte.
Holger Zinke: Um einen Fettfleck von einem Baumwollkleid zu entfernen, kann man es in der Reinigung mit einem Lösungsmittel behandeln lassen, das sich jedoch biologisch nur schwer abbauen lässt. Oder man verwendet beim Waschen geringste Mengen eines entsprechenden Enzyms. Das reproduziert nämlich mehrere hunderttausend Mal in der Sekunde die gleiche Reaktion, ohne sich zu verändern.
BRIGITTE.de: Und warum wird der Stoff dann sauber?
Holger Zinke: Wir haben es mit einem biologischen Trennproblem zu tun: Eine biologische Faser wie Baumwolle, die durch einen biologischen Stoff wie Fett schmutzig geworden ist, wird wieder sauber, wenn man sie mit einem biologischen Enzym behandelt, das eben in der Lage ist, genau dieses Fett abzubauen. Ein Milligramm Enzym statt ein Kilo Chemikalie: Also das eine durch das andere zu ersetzen, macht einen Riesenunterschied. Außerdem ist es uns beispielsweise mit einem unserer Partner gelungen, durch die Verbesserung von Enzymen die Effizienz von Waschpulvern so zu steigern, dass verschmutzte Textilien bereits bei 40 Grad sauber werden und nicht erst bei 60 Grad ...
BRIGITTE.de: ... was vermutlich auch die Umwelt schont.
Holger Zinke: Ja, denn dadurch wird nur halb so viel Energie verbraucht, was bedeutet, dass sich jährlich 1,3 Millionen Tonnen des klimaschädigenden Kohlendioxids einsparen lassen.
BRIGITTE.de: Welche Entwicklungen können Sie sich in der näheren Zukunft im Bereich der industriellen Biotechnologie noch vorstellen?
Holger Zinke: Ich glaube, dass wir vor allem im Kosmetikbereich erst am Anfang einer Entwicklung von hochwirksamen Produkten stehen. Und wenn es wirklich gelingen würde, die chemische Produktpalette zu biologisieren, dann fände ich das sehr, sehr befriedigend.
Interview: Gunthild Kupitz Foto: Kristian Barthen/ Archiv Brain AG
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