CelOCE verwandelt viele Bioabfälle in Biosprit
Von brasilianischen Wissenschaftlern völlig neu entdecktes Enzym leistet wichtige Vorarbeit
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Strohballen: Aus Biomasse wird umweltneutraler Treibstoff (Foto: Gerhard Bögner, pixabay.com) |
Campinas (pte003/13.05.2025/06:05)
Forscher des brasilianischen Zentrums für Energie- und Materialforschung um Mário Murakami haben das Enzym CelOCE entdeckt und rücken damit der wirtschaftlichen Herstellung von umweltneutralen Treibstoffen aus Bioabfällen ein Stück näher. "Wir haben ein Metalloenzym identifiziert, das die Umwandlung von Zellulose durch einen bisher unbekannten Mechanismus der Substratbindung und oxidativen Spaltung verbessert", so der Studienleiter.
Zuckermoleküle in Zellulose
Das neu entdeckte Enzym bricht die stabilen Bindungen der Zellulose auf, des weltweit am häufigsten vorkommenden natürlichen Polymers. Zellulose findet sich in nahezu allen Pflanzen, vor allem denen, die an Land wachsen. Um diese für energetische Zwecke zu nutzen, muss sie aufgespalten werden. Die Bruchstücke, die Zuckerarten enthalten, können dann von anderen Enzymen weiterverarbeitet werden, beispielsweise zu Alkohol, der als Chemierohstoff und Sprit für Autos dient.
In Brasilien sind die meisten Autos mit Motoren ausgestattet, die mit Ethanol oder einem Ethanol-Benzin-Gemisch fahren können. Bisher wird Ethanol weitgehend aus Rohrzucker hergestellt, ist also ein Konkurrent der Nahrungsmittelproduktion. "Die Widerstandsfähigkeit der kristallinen Struktur von Zellulose beruht auf einer Reihe von Schlössern, die klassische Enzyme nicht öffnen können", so Murakami. CelOCE öffne diese Schlösser und ermögliche so anderen Enzymen die Umwandlung.
Hunderte Millionen Tonnen
Die Aufgabe von CelOCE sei es nicht, das Endprodukt herzustellen, sondern die Zellulose verwertbar zu machen. CelOCE erkennt das Ende der Zellulosefaser, klammert sich daran fest und spaltet sie oxidativ. Dadurch wird die Stabilität der kristallinen Struktur aufgebrochen, sodass die klassischen Enzyme, die Glykosidhydrolasen, denn Rest der Arbeit erledigen können, die Zuckermoleküle also in Alkohol umwandeln.
Die Forscher haben bereits eine Pilotanlage gebaut, sodass einer Umsetzung in den industriellen Maßstab nichts mehr im Wege steht. In Brasilien sind zwei Bioraffinerien in Betrieb, die aus Zellulose Ethanol herstellen. Dort wird der Zellstoff mit aggressiven Chemikalien aufgespaltet. Mit CelOCE geht es schneller, besser und umweltverträglicher. Das Potenzial für Sprit, auch für den Luftverkehr, ist enorm. Jährlich fallen hunderte Millionen Tonnen Biomasse an, die sich nutzbar machen lassen.
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