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Bakterienbauch goes Bioplastik

Öko-Vision aus dem Bioreaktor: Ein junges steirisches Team rund um Winzerspross Christof Winkler-­Hermaden entwickelt gerade eine revolutionäre Methode zur Erzeugung von Bio-Kunststoff und will damit dem globalen Plastikmüll den Kampf ansagen. Zu Besuch im Labor von Saphium Biotechnology.

 Text: Wolfgang Schober, Fotos: Oliver Wolf, Gery Wolf, beigestellt

 

Schloss Kapfenstein in der südöstlichen Steiermark. Der Ausblick vom romantischen Schlossberg auf das steirische Weinland hat etwas Erhabenes, erhebend sind auch die Weine, die hier von der Familie Winkler-Hermaden in dritter Generation gekeltert werden. In den Edelstahltanks des Weinkellers reifen große Lagen steirischer Weiß- und Rotweine in biologisch-organischer Produktion. In diesen Wochen werden die Gärtanks mit frisch geernteten Kreszenzen befüllt, der Jahrgang 2016 nimmt Anlauf. Gelebte Routine auf dem traditionsreichen Weingut. So weit, so normal. Doch schon bald könnte hier ein neues Kapitel der Familiengeschichte aufgeschlagen werden und ein ökologischer Meilenstein den erloschenen Vulkankegel adeln. Ein neuer Tank ist im Anflug und fügt sich weder optisch noch inhaltlich in den Weinbaubetrieb. In einem großen Hightech-Behältnis soll hier künftig statt Sauvignon blanc, Traminer oder Zweigelt ein Stoff ganz anderer Art zur Reife gebracht werden: Polyhydroxyalkanoat (PHA) – hochwertiger Biokunststoff für die Industrie. Noch Zukunftsmusik, deren ersten Klänge aber bereits leise hörbar ertönen. Komponiert werden sie in Graz in der Brockmanngasse 15.

Bakterien mit „Fett um die Hüfte“

Hier treffen wir Winzerspross Christof Winkler-Hermaden, den Mann hinter der verwegenen wie visionären Idee, im Open BioLab Graz (Olga). Dieses privat betriebene Bio-Labor wird gemeinschaftlich von Start-ups und Studierenden für Forschungszwecke genutzt. Reagenzgläser, Petrischalen, Pipetten, diverse Mess- und Analysegeräte sowie unzählige Fläschchen biochemischer Substanzen reihen sich dicht an dicht im schmalen Raum. „Wenig Fläche, aber ausreichend Platz für große Ideen“, betont der 28-Jährige. Gemeinsam mit seinen Mitstreitern tüftelt Winkler-Hermaden hier an der Umsetzung einer Vision: dem Durchbruch von biologisch abbaubarem Kunststoff und einem Ende von Plastikmüll auf der Welt. Ein idealistisches Motiv, das, gepaart mit Lust an Innovation, eine Gruppe angehender Molekular- bzw. Mikrobiologen aus dem Open BioLab einte. Aus vielen Gesprächen kristallisierte sich eine Idee: die Gewinnung von Bioplastik aus Algen. Eine innovative Technologie, die dem jungen Team auf Anhieb eine Einladung nach Irland zum „Indie Bio“-Accelerator, einem der renommiertesten Business-Inkubatoren für Start-ups der Bio-Tech-Branche, einbrachte. Drei Monate verbrachte Saphium Biotechnology, so der Name des steirischen Start-ups, in Cork – 100.000 Euro Startkapital sowie jede Menge Kontakte in die internationale Biotech-Szene waren der Lohn. Fachgespräche mit Experten führten dort zur Adaption des Verfahrens. „Wir erkannten die Schwierigkeiten, die mit der Verwendung von Algen einhergehen und entschieden uns, den Prozess auf Mikroorganismen umzustellen“, so Bernhard Brauner-Runge, Laborant im Team Saphium. Ein Schwenk, der zum Knackpunkt in der Entwicklung der Technologie werden sollte.

Denn diese Mikroorganismen – es sind einzellige Bodenbakterien – erlauben eine wesentlich effizientere Produktion. Der entscheidende Stoff, wie oben erwähnt: Polyhydroxyalkanoat (PHA). Chemisch gesehen handelt es sich um langreihige Ketten von Buttersäure, die als Speicherstoff von Bakterien eingelagert werden. „Vergleichbar mit uns Menschen, wenn wir Fett um die Hüfte als Energiereserve einlagern“, beschreibt Winkler-Hermaden anschaulich. Bakterienbauch goes Bio-Plastik. Der Clou an der Methode der jungen Forscher besteht nun in der smarten Art und Weise, den Bakterien diesen Speicherstoff abzuringen. Alle bisherigen Verfahren dazu waren mit erheblichem Aufwand verbunden. „Mit unserer Methode bringen wir die Bakterien dazu, das PHA praktisch von selbst auszuscheiden.“ So, als würde man den Organismen im Prozess ein Abführmittel verpassen. Worin dieses genau besteht, wollen die Forscher freilich nicht verraten. Auch nicht den genauen Prozess der Abschöpfung des PHA, das nach der Segregation von den Bakterien in einer Flüssigkeit im Tank, einem sogenannten Bioreaktor, obenauf schwimmt und danach einfach entnommen werden kann. Gereinigt und getrocknet entsteht schließlich ein Pulver, das bereits als Rohstoff für die Kunststoffindustrie eingesetzt werden kann. Der Vorteil: PHA ist ein Polymer mit all seinen positiven Eigenschaften, kann also geschmolzen und in jede beliebige Form gebracht werden. Selbstredend, dass der Kunststoff von Saphium biologisch abbaubar und vollständig kompostierbar ist. Pikanterweise wird das Material von denselben Mikroorganismen im Boden zersetzt, die das PHA zuvor unter künstlichen Bedingungen geschaffen haben. Ein perfekter Bio-Kreislauf.

Kontakte zu Investoren

Der zweite Innovationsschritt im Prozess Bakterien-goes-Plastik: die besondere Form der „Fütterung“ der Mikro-organismen. „War es bislang üblich den Bakterien Zucker und Öle zu verabreichen, um sie gewissermaßen zu mästen, reichen in unserem Verfahren Gase wie Wasserstoff und CO2“, erklärt Sanel Durakovic, Master-Laborant bei Saphium. Ebenfalls eine Methode, um die Effizienz der Bioplastik-Produktion zu steigern. „Alles in allem wären wir damit um den Faktor drei bis fünf Mal so günstig wie alle vergleichbaren Verfahren bislang“, betont Winkler-Hermaden. „Ein großer Sprung, der – wenn alles nach Plan läuft – der Biokunststoff-Produktion einen gewaltigen Schub verpassen könnte.“ Einziger Stolperstein zur Serienreife ist noch ein letzter Verfahrensschritt im Segregationsprozess der Bakterien. „Wir arbeiten derzeit intensiv daran und sind zuversichtlich, die Lösung zu finden.“ Danach wäre die nächste Stufe der Start-up-Entwicklung angesagt: die Anschaffung eines einige hunderttausend Euro teuren Bio-Reaktors, in welchem Piltotversuche für die marktmäßige Produktion von PHA in einem kleinen Maßstab stattfinden sollen. Für eine wirtschaftlich sinnvolle Herstellung von Bioplastik wären freilich – in einem übernächsten Schritt – Tanks in einer Dimension ab 200.000 Liter nötig. Ein Ausblick auf Big Business rund um winzige Mikroorgansimen. Eingesetzt würde das Bioplastik vorwiegend in der Verpackungsindustrie – vom Gemüsesackerl bis zur Getränkeflasche. Marketing-Verantwortliche Katharina Ettl: „Unsere Vision ist, dass Coca Cola eines Tages in Flaschen aus unserem Kunststoff abgefüllt wird.“

Kontakte zu Investoren gibt es bereits. „Zum einen zeigt sich ein Salzburger Industrieller sehr interessiert, zum anderen laufen Gespräche mit einer Crowd-funding-Plattform“, so Winkler-Hermaden. „Auch mit einem Kunststoffverarbeiter aus Vorarl-berg sind wir in Kontakt.“ Unterstützt wird das Start-up vom Grazer Science Park und zwei namhaften Mentoren aus Industrie (VTU-Gründer Michael Koncar) und Wissenschaft (PHA-Experte Martin Koller). Auch mit den Business-Angels aus der „Indie Bio“ in Irland hält Saphium weiterhin Kontakt, darunter befindet sich mit XING-Mitbegründer Bill Liao ein internationales Schwergewicht der Venture-Szene. „Wertvolles Know-how, von dem wir bereits sehr profitieren konnten.“ Ein engagiertes Team und ein kompetentes Netzwerk. Keine schlechten Vor-aussetzungen, damit die Vision der jungen Forscher, die Welt auf Sicht tatsächlich von umweltschädlichem Plastik zu befreien, Wirklichkeit wird. Eine Vorstellung, die jedenfalls runtergeht wie ein guter Tropfen aus dem Keller der Winkler-Hermadens.

Saphium Biotechnology
Gegründet 2015 von Christof Winkler-Hermaden und einem jungen Forscherteam steirischer Molekular- bzw. Mikrobiologen. Das Biotech-Start-up entwickelte eine innovative Methode, um Biokunststoffe (PHA) aus Mikro­organismen zu gewinnen. Im Vorjahr wurde das Unternehmen zum renommierten „Indie Bio“-Accelerator, einem internationalen Start-up-Event, nach Irland eingeladen.
http://de.saphium.eu

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