Wien – Die Masse macht's: Algen sorgen für Probleme, wenn sie in gewaltigen Mengen auftreten, was immer häufiger der Fall ist. Von der Landwirtschaft ins Meer gespülte Düngemittel und die Erwärmung der Meere erhöhen die Häufigkeit sogenannter Algenblüten, also der plötzlichen massenhaften Vermehrung von Algen.

Irgendwann müssen diese Massen wieder sterben, und dann kann es für die Umwelt heikel werden. Wenn große Mengen von Algen verwesen, entzieht der Prozess der Umgebung so viel Sauerstoff, dass sich im Meer sogenannte Todeszonen bilden können. Werden Algenmassen hingegen an Land gespült und verwesen dort, kann das zu einem Gesundheitsrisiko durch die Freisetzung von giftigem Schwefelwasserstoff führen.

Neue Perspektive

Aber vielleicht lässt sich aus der Not ja eine Tugend machen. Ein internationales Team mit Beteiligung von Wiener Forschern berichtet nun im Fachjournal "Nature Chemical Biology", dass man die enorme Biomasse, die Algen bereitstellen, künftig auch als Rohstoffquelle nutzen könnte. Im Mittelpunkt der Arbeit stand die Grünalgen-Gattung Ulva. Deren zunehmende Blüte sei ein globales Phänomen, bei dem jährlich alleine an der Atlantikküste Frankreichs bis zu 100.000 Tonnen Biomasse angespült werden, schreiben die Wissenschafter in ihrer Arbeit.

Konkret analysierten sie, wie das Meeresbakterium Formosa agariphila ein bestimmtes komplexes Kohlenhydrat der Alge (das Polysaccharid Ulvan) abbaut. Dieses macht bis zu 30 Prozent der Trockenmasse der Alge aus. Dem Bakterium gelingt es ausgezeichnet, in einem komplizierten Vorgang dieses Kohlenhydrat zu zerlegen. "Es bricht das Polysaccharid bis zu Monosacchariden runter, die es dann nutzt, um Energie zu erzeugen, oder wieder zu bakterieneigenen Produkten aufbaut, um zu wachsen", sagt Christian Stanetty vom Institut für Angewandte Synthesechemie der TU Wien. Damit ließe sich das Bakterium als Vorbild für eine etwaige zukünftige Nutzung der Algen heranziehen. Denn auch dafür müsse man "die großen Moleküle, die sie produzieren, in verwertbare Einzelteile zerlegen".

Arbeitsschritte

Die Studie unter Leitung von Wissenschaftern der Universität Greifswald zeigte, dass der Abbauprozess in mehreren Schritten unter Einsatz von zwölf verschiedenen Enzymen erfolgt. Das Ausgangsmolekül wird so in immer kleinere Bestandteile zerlegt. Aufgabe der Wiener Forscher war es, mit Hilfe von Kernspinresonanz-Spektroskopie und Massenspektrometrie zu klären, wie diese Bestandteile genau aussehen. Das war teilweise durchaus überraschend, da manche Zerlegungsprodukte anders aussahen als erwartet. "Das zeigte uns dann, dass die Bakterien beim Abbau des Zuckers andere chemische Pfade einschlagen als gedacht", so Stanetty.

Die Forscher konnten auch herausfinden, welche Enzyme die Bakterien bei welchem Schritt nutzen. Diese Enzyme würden nun eine ganze Palette an Werkzeugen darstellen, um dieses komplexe Polysaccharid gezielt als Rohstoffquelle zu verwenden. "Denn durch Einsatz dieser Enzyme und das Wissen darüber, wie sie wirken, kann man erst an die Entwicklung technischer Fermentationsprozesse denken", sagte Stanetty.

Potenzielle Nutzungen

Vorerst werde man eher einfache Produkte nutzen, etwa spezielle Arten von Zuckern. "Aber je besser wir die Chemie dahinter verstehen, umso besser wird es gelingen, diese Algen auch als Ausgangsstoffe komplizierter Synthesen zu nutzen, bis hin zu Bioplastik", sagte Institutsvorstand Marko Mihovilovic von der TU Wien. Vorstellbar sei nun auch, aus dem Algen-Kohlenhydrat durch Fermentation Biogas oder Bioethanol herzustellen, die damit völlig CO2-neutral wären. (APA, red, 8. 7. 2019)