Weg von fossilen hin zu nachwachsenden Rohstoffen ist das Ziel auf dem Weg in eine klimaneutrale Zukunft. „Alles, was die Menschheit regelmäßig braucht, nur aus frischer Biomasse herzustellen, ist aber nicht möglich. Daher müssen wir uns überlegen, wie wir Stoffe im Kreislauf führen können“, sagt Wolfgang Kroutil, Chemiker an der Universität Graz. Er forscht auf dem Gebiet der Biokatalyse. Deren Idee ist, mit Hilfe verschiedenster Enzyme aus der Natur chemische Produktionsprozesse umweltschonender zu gestalten. Kroutil gehört dem Direktorium des Exzellenzclusters „Circular Bioengineering“ an. Weitere Forscher:innen der Uni Graz in diesem Großprojekt sind die Chemiker:innen Melanie Hall und Katalin Barta Weissert sowie die Umweltsoziologin Hermine Mitter.
Zerlegen und neu zusammenbauen
Die Palette an Stoffen und Materialien, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden könnten, ist breit gefächert. Sie reicht von Oberflächenbeschichtungen über Aromen bis hin zu Wirkstoffen für Medikamente. An der Universität Graz beschäftigt sich Katalin Barta Weissert mit der Frage, was sich aus Lignin herausholen lässt, um daraus Neues zu erzeugen. Lignin ist ein Bestandteil der Holzzellwand und fällt als Abfallprodukt in der Papier- und Zellstoffindustrie sowie in Sägewerken an.
Aktuell wird unter anderem daran geforscht, wie Lignin in kleinere Unterstrukturen zerlegt und daraus ein Wirkstoff für Beruhigungsmittel nachgebaut werden kann. Für die dazu notwendigen chemischen Umwandlungen entwickeln Wolfgang Kroutil und Melanie Hall nachhaltige biokatalytische Methoden. „Diese kommen ohne umweltschädliche organische Lösungsmittel aus und sparen Energie, weil sie bei Raumtemperatur und in Wasser funktionieren“, erklärt Kroutil. Aufgabe von Hermine Mitter ist es schließlich, die biokatalytischen Methoden zu evaluieren. Sie überprüft, ob diese unter Berücksichtigung aller Aspekte anderen Verfahren in puncto Effizienz und Nachhaltigkeit tatsächlich überlegen sind.
Wolfgang Kroutil koordiniert als Verantwortlicher für das Thema „Biokatalyse und nachhaltige Herstellungswege“ innerhalb des Exzellenzclusters ,Circular Bioengineering‘ Forschungsgruppen der Uni und TU Graz, der Uni und TU Wien sowie der BOKU. „Dieser Cluster schafft fantastische neue Möglichkeiten für die Forschung, indem er unterschiedliche Kompetenzen aus den beteiligten Institutionen zusammenbringt – eine Kombination, die wir bisher so nicht hatten. Gleichzeitig ist er für alle beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Auftrag, zu einer nachhaltigeren Zukunft beizutragen“, unterstreicht der Grazer Chemiker.
