2. Preis Sektion Natur- und Technikwissenschaften 2021

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Moritz Kochs Grundlagenforschung hilft dabei, das globale Plastikproblem zu lösen: Er bringt ein Bakterium dazu, einen nachhaltigen Biokunststoff zu produzieren.

Die Forschung

Mikroalgen gegen Müllinseln

Text: Dorthe March

Wir leben in einem Plastikzeitalter – nahezu alle Waren des täglichen Bedarfs sind in Kunststoff verpackt. „Den größten Teil des weltweit hergestellten Plastiks nutzen wir tatsächlich für Verpackungen, über 40 Prozent der Gesamtmenge”, erläutert der Mikrobiologe Moritz Koch. In der jüngsten Vergangenheit zeigen sich die ökologischen Probleme von erdölbasiertem Plastik fürs Klima und die Umwelt immer dramatischer. Koch: „Besonders bezeichnend sind die Müllinseln im pazifischen Ozean. Diese wachsen stetig und werden die Folgen unseres Konsumverhalten noch weit über unsere Lebenszeit hinaus bezeugen.”

„Besonders bezeichnend sind die Müllinseln im pazifischen Ozean. Diese wachsen stetig und werden die Folgen unseres Konsumverhalten noch weit über unsere Lebenszeit hinaus bezeugen.“

Studienpreisträger Moritz Koch

Einen Ausweg aus dieser Entwicklung erkennt Koch in Cyanobakterien – Mikroalgen, die fast ausschließlich mit Sonnenlicht und CO2 aus der Atmosphäre wachsen können. Und das besonders schnell. „Nebenbei stellen Cyanobakterien auch noch eine ganz besondere Substanz her”, erklärt Koch: Polyhydroxybutyrat, kurz PHB. Dieses lagert sich unter bestimmten Bedingungen in Form kleiner Kugeln in den Zellen ein und stellt eine neue Form von Bioplastik dar, das sehr gut biologisch abbaubar ist: PHB, das in die Umwelt gerät, vergeht in etwa so schnell wie Stroh. Und im Gegensatz zu erdölbasiertem Plastik, das bei der sogenannten thermischen Verwertung CO2 freisetzt – und so weiter den Klimawandel befeuert –, ist PHB in der Herstellung CO2-neutral.

Für seine Dissertation hat Koch den Stoffwechsel der Mikroalgen entschlüsselt und die Produktion von Bioplastik durch das Bakterium selbst mithilfe biotechnologischer Verfahren optimiert. Koch: „Im Gegensatz zu natürlich vorkommenden Cyanobakterien, die ungefähr zehn Prozent ihrer Masse in PHB einlagern, bestanden unsere neuen Stämme unter optimierten Bedingungen aus über 80 Prozent PHB.”

Mikroskopieaufnahmen von Cyanobakterien. Schaut man sich eine einzelne Zelle unter dem Elektronenmikroskop näher an, kann man kleine weiße Kugeln beobachten, die aus dem Bioplastik PHB bestehen. Die neu gezüchteten Zellen weisen einen stark erhöhten Gehalt an PHB auf.
Mikroskopieaufnahmen von Cyanobakterien. Schaut man sich eine einzelne Zelle unter dem Elektronenmikroskop näher an, kann man kleine weiße Kugeln beobachten, die aus dem Bioplastik PHB bestehen. Die neu gezüchteten Zellen weisen einen stark erhöhten Gehalt an PHB auf.

Da sich insbesondere die Klimakrise in den kommenden Jahren weiter verschärfen wird, leistet die Grundlegung einen wichtigen Beitrag zur Diskussion der Frage: Wie wollen – und können – wir künftig leben? Vogel sieht in der von ihm beschriebenen Wachstumstransformation die Chance, „ihre politische Anschlussfähigkeit zu einem Zeitpunkt zu stärken, an dem die Umsetzung ihrer Forderungen mindestens aufgrund der rapide fortlaufenden Erderwärmung allem voran mit zeitlicher Dringlichkeit geboten ist.“

Der Preisträger

Moritz Koch

Foto: University of British Columbia

Von 2009 bis 2016 studierte Moritz Koch Biotechnologie an der Fachhochschule Aachen und Mikrobiologie an der Eberhard Karls Universität Tübingen, wo er 2020 auch promovierte. Derzeit arbeitet er an der Universität von Vancouver an der Etablierung von Cyanobakterien für die Industrie.

Beitragstitel:
Plastikmüll und Klimawandel gleichzeitig angehen – mit nachhaltigem Bioplastik aus Mikroalgen

Kontakt zu Moritz Koch: LinkedIn

Promotion an der an der Eberhard Karls Universität Tübingen,
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Materialien zum Download

Wettbewerbsbeitrag
Erfahren Sie mehr über Moritz Kochs Forschung in seinem Beitrag für den Deutschen Studienpreis
Deutscher Studienpreis 2021
Mehr Infos zu allen Preisträger:innen 2021 finden Sie in unserer Broschüre.

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