Biogene Polyester - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 294

Herstellung / Vorkommen
Es sind drei grundsätzlich verschiedene Herstellverfahren für PHA bekannt [7]: Die fermenta-
tive Herstellung mit Bakterien, die Synthese der PHA in transgenen Pflanzen und die Gewin-
nung durch enzymatische Katalyse. Eine Übersicht transgener Pflanzen und der von ihnen
produzierten PHA geben [8] und [9], darüber hinaus wird in [10] die Patentsituation darge-
stellt. Die Synthese von PHA in transgenen Pflanzen müsste noch höhere Ausbeuten erreichen,
um wirtschaftlich zu sein. Dafür sind Ausbeuten von mehr als 15 % bezogen auf das Trocken-
gewicht der Pflanzen notwendig [7], was dann zu Einschränkungen beim Wachstum der Pflan-
ze selbst führen kann. In Arabidopsis thaliana wurden 40 % PHA bezogen auf das Trocken-
gewicht der Pflanze beobachtet [8]. Das Verfahren der enzymatischen Katalyse befindet sich
noch im Forschungsstadium. Es wurden allerdings durch Ringöffnungspolymerisation (siehe
Bild 192) mit Lipasen (Fettsäure-abspaltende Enzyme) aus dem Schweinepankreas PHB mit
Molmassen (M w ) von 7.300 g/mol produziert, die strukturell vergleichbar mit den PHB aus der
bakteriellen Fermentation waren [11]. Die gegenwärtig am weitesten verbreitete Methode zur
Gewinnung von PHA ist die bakterielle Fermentation [12].
Bild 194 Polyhydroxybutyrat (PHB) wird als Energie- und Kohlenstoffreserve in Bakterien für Mangel-
situationen angelegt. Der Anteil kann mehr als 90 Gewichtsprozent der Bakterienmasse betragen (siehe
Tabelle 68). Der Durchmesser der PHB-Granuli liegt typischerweise in der Größenordnung von 0,5 µm
(zitiert in [6]). Mit freundlicher Genehmigung von Dr. Yossi Shabtai, Metabolix Inc.
Bei der fermentativen Herstellung werden die PHA von Bakterien als Energie- und Kohlenstoff-
speicher im Zellinneren angelegt, wenn eine Nährstoff-Mangelsituation vorliegt (typischerweise
limitierte Mengen von N, P, S, O oder Mg), aber Kohlenstoff im Überschuss vorhanden ist (siehe
Bild 194 und Bild 195) [13]. Sie können von den Bakterien als Reserve mobilisiert werden,
wenn später eine Kohlenstoff-Mangelsituation entstehen sollte [14].