21.12.2022 - University of Copenhagen

So wird Lila grüner

Goodbye erdölbasierte Farbstoffe: Biotech-Start-up und Wissenschaftler revolutionieren die Farbproduktion

Die Farben unserer Kleidung, Kosmetika, Möbel und aller möglichen Dinge um uns herum basieren fast alle auf Erdöl, was sie alles andere als umweltfreundlich macht. Forscher der Universität Kopenhagen haben sich mit dem dänischen Biotech-Start-up Octarine Bio zusammengetan, um neue Arten von nachhaltigen Pigmenten zu entwickeln. Gemeinsam werden sie die Methoden der Natur zur Farbherstellung in Hefetanks verlagern. Als Bonus werden wir Zugang zu Farben mit starken antibakteriellen Eigenschaften erhalten.

Haben Sie sich jemals gefragt, woher das Blau in Ihren Blue Jeans kommt? Oder die rosafarbenen Töne in Ihrem Kosmetikset? Oder die Farbe auf Ihrem Fahrrad?

Die Farbindustrie ist ein Koloss mit jährlichen Umsätzen in zweistelliger Milliardenhöhe. In 99 Prozent der Fälle werden die Farben der menschlichen Schöpfungen synthetisch hergestellt. Die meisten von ihnen basieren auf Erdöl und werden in Verfahren hergestellt, die außerordentlich umweltschädlich sind.

Auch die heute verwendeten natürlichen Pigmente sind nicht unproblematisch. Da sie aus Pflanzen, Bäumen und Insekten gewonnen werden, werden viel Platz und natürliche Ressourcen benötigt, um die Marktnachfrage zu befriedigen. Außerdem ist die Anzahl der Farbtöne, die in der Natur vorkommen, begrenzt.

Aber vielleicht gibt es einen intelligenteren, viel nachhaltigeren Weg für uns Menschen, eine umfassende Farbpalette zu erhalten. Forscher der Universität Kopenhagen, Assistenzprofessorin Elizabeth H.J. Neilson und Doktorandin Annette Munch Nielsen, haben sich zusammen mit dem dänischen Unternehmen Octarine Bio daran gemacht, dies zu untersuchen.

"Wenn wir die Art und Weise, wie die Natur Farben herstellt, nachahmen können, anstatt Erdöl zu verwenden oder große Landflächen auszubeuten, könnten wir den Weg für eine weitaus nachhaltigere Farbindustrie ebnen. Das ist es, was wir uns vorgenommen haben. Wir wollen biobasierte Pigmente auf eine neue Art und Weise entwickeln - nämlich indem wir die Produktion von Farben in der Natur in Hefetanks verlagern", sagt Elizabeth H.J. Neilson von der Abteilung für Pflanzen- und Umweltwissenschaften.

Ihr Plan zur Nachahmung der Natur

Wildwachsende Pflanzen, Bakterien und andere Organismen produzieren eine enorme Vielfalt an chemischen Verbindungen, die unter anderem bestimmte Farben erzeugen. In der Natur läuft dieser Prozess normalerweise recht langsam ab. Um ihn zu beschleunigen, will man die Produktion der Verbindungen auf eine andere Art von Lebewesen verlagern.

"Wir können die Natur nachahmen, indem wir bestimmte pflanzliche oder mikroorganismische Enzyme in die Hefe einführen. Die Hefe fungiert dann als Wirtsorganismus für die Bildung dieser Verbindungen. Mit Hefe als Wirtsorganismus können wir die Chemikalie effizienter und damit in größerer Menge herstellen als in Pflanzen", erklärt Elizabeth H. J. Neilson.

Ein weiterer großer Vorteil ist, dass sich Hefe leicht in großem Maßstab kultivieren lässt.

"Anstatt hektarweise Bäume zu pflanzen, können wir die Hefe einfach in einen großen Gärtank geben. Dort produziert die Hefe die Substanz, die dann recht einfach zu extrahieren ist. Wir wissen, dass es funktioniert, die Herausforderung besteht darin, den biologischen Prozess effizient genug zu gestalten, um die Produktion zu steigern", sagt Nick Milne, wissenschaftlicher Leiter und Mitbegründer von Octarine Bio, einem führenden dänischen Unternehmen für synthetische Biologieplattformen.

Uns fehlen Lila, Rosa und Blau

In der zweiten Phase des Projekts soll der Biosyntheseprozess so manipuliert werden, dass neue Verbindungen hergestellt werden können, die neue Farbschattierungen bilden.

Während die Natur reich an Rot-, Gelb- und Grüntönen ist, sind viele der Farben, die wir in Alltagsprodukten verwenden, selten. Dies gilt insbesondere für Lila-, Rosa- und Blautöne.

"Es gibt eine große Lücke auf dem Markt für natürliche Pigmente. Das spezifische Problem, das wir angehen wollen, lautet also: Wie können wir natürliche Farben auf nachhaltige Weise herstellen, die zudem in ein Farbspektrum passen, das in der Natur nicht so leicht zu finden ist? Die chemischen Verbindungen, mit denen wir arbeiten werden, erfüllen alle drei Kriterien und können problemlos in unser bestehendes Tryptamin-Fermentationsverfahren integriert werden", sagt Milne.

Multifunktionale Farben

Letztlich geht es nicht nur um die Herstellung von Pigmenten, sondern um die Produktion so genannter bioaktiver Farben - Farben mit mehreren Funktionen. Die Verbindungen aus der Natur, mit denen im Rahmen des Projekts gearbeitet wird, sind von der Substanz Tryptamin abgeleitet. Diese Verbindungen haben neben der Fähigkeit, Farben zu erzeugen, eine Reihe weiterer Eigenschaften. Unter anderem sind sie antibakteriell, antiviral und können sogar Krebs bekämpfen.

"Die Natur hat viele intelligente Funktionen in diese chemischen Verbindungen eingebaut, die von Organismen zum Überleben genutzt werden. Wenn unser Projekt erfolgreich ist, wird der Mensch in der Lage sein, einige dieser nützlichen Eigenschaften zu nutzen", sagt Elizabeth H. J. Neilson, deren Forschung darauf spezialisiert ist, genau zu verstehen, wie diese Substanzen hergestellt werden und warum sie so funktionieren, wie sie es tun.

Nick Milne fügt hinzu: "Stellen Sie sich zum Beispiel ein Stück Sportkleidung vor, das umweltfreundlich gefärbt wurde und gleichzeitig antibakteriell ist. Aber auch in der Pharma- und Lebensmittelbranche gibt es eine Fülle von kommerziellen Anwendungen".

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Enzyme
  • Hefe
Mehr über University of Copenhagen
Mehr über Octarine Bio