Sehr, sehr heiß und reichlich sauer, das trifft genau seinen Geschmack: Auf ostdeutschen Bergwerkshalden entdeckten Forscher vor einigen Jahren einen winzigen Organismus, der extrem ungewöhnliche Lebensgewohnheiten hat. Am besten gedeiht er in kochend heißer Säure. Die gesamte Energie, die er zum Wachsen braucht, holt sich der Überlebenskünstler aus dem Schwefel, der aus den Halden ausgewaschen wird. Er kann ihn mithilfe spezieller Enzyme, den Katalysatoren der Natur, biochemisch umsetzen. Normale – organische – Nährstoffe verschmäht Acidianus ambivalens, wie er inzwischen heißt. In Bergwerksabwässern, heißen Quellen, Salzseen oder dem arktischen Eis nach Lebewesen zu suchen scheint nur auf den ersten Blick verwegen. Denn an solchen unwirtlichen Orten finden Forscher besonders leicht hartgesottene Mikroben wie Acidianus, die an extremste Lebensbedingungen angepasst sind. Sie sind für die Industrie besonders interessant, weil sie sich gut in technische Produktionsprozesse eingliedern lassen, die in der Regel bei hohem Druck und hohen Temperaturen und unter extremen chemischen Bedingungen ablaufen. Der Einsatz von Mikroorganismen oder hoch spezialisierten Enzymen vereinfacht meist die Abläufe und senkt nebenbei Kosten und Umweltbelastungen. Kein Wunder, dass die Weiße Biotechnik derzeit einen Boom mit jährlichen Wachstumsraten klar über dem Branchendurchschnitt erlebt. Mit biotechnischen Methoden lassen sich nicht nur Medikamente herstellen und Nutzpflanzen optimieren, was als Rote und Grüne Biotechnik bezeichnet wird. Mit biotechnischen Methoden ist es ebenso möglich, den Ausstoß von Schadstoffen bei der Industrieproduktion zu reduzieren, Produkteigenschaften zu verbessern, Rohstoffe zu sparen oder neue zu gewinnen. „Das ist eine Zukunftstechnologie, die die Chemieindustrie – und nicht nur die – grundlegend transformieren wird“, sagt Karl-Heinz Maurer, der die Enzymforschung beim Waschmittelhersteller Henkel in Düsseldorf leitet. Ende 2006 hat er mit Holger Zinke, dem Chef der auf Enzymentwicklung spezialisierten Brain AG aus dem hessischen Zwingenberg, einen Industrieverbund rund um die Weiße Biotechnik gegründet. Warum sich die chemische Industrie jetzt so massiv für die Weiße Biotechnik interessiert, hat laut Zinke einen handfesten Grund: „Nachdem sich die Preise vieler Rohstoffe, die in der chemischen Industrie eingesetzt werden, innerhalb weniger Jahre verdoppelt haben, setzt sich die Erkenntnis durch, dass alternative, nachwachsende Rohstoffe genutzt werden müssen.“ Und dabei hilft die Biotechnik. Die Marktforscher sind geradezu euphorisch. McKinsey-Partner Jens Riese hat im Jahr 2005 allein bei chemischen Produkten, die bereits biotechnisch hergestellt werden, einen Umsatz von 77 Milliarden Euro ermittelt. Insgesamt dürfte die Zahl noch höher sein, wenn auch Lebensmittel, Kosmetika, Wasch- und Putzmittel sowie Textilien und Lederprodukte eingerechnet würden. Riese erwartet ein jährliches Wachstum von über zehn Prozent. In der sogenannten Kölner Erklärung, die 51 Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft Anfang des Jahres erarbeiteten, heißt es: „In 20 Jahren wird die Biotechnologie eine wichtige Säule der europäischen Wirtschaft sein.“ Erwartet wird ein Umsatz von 300 Milliarden Euro im Jahr 2030.
Für den Aufschwung sorgen nicht zuletzt schräge Kreaturen wie Acidianus, jener Säurefreund aus Ostdeutschland. Jede produktionstechnische Fragestellung scheint sich mit ihrer Hilfe lösen zu lassen. So will zum Beispiel der US-Konzern Cargill Dow Kunststoffe entwickeln, die kompostierbar sind. Auch Naturstoffe wie Vitamine oder Aminosäuren lassen sich mit Mikroorganismen kostengünstig und rein herstellen. So verdient die Degussa, die seit Kurzem samt ihrer Konzernmutter RAG in Evonik umbenannt wurde, heute bereits über eine Milliarde Euro mit dem Tierfutterergänzungsstoff L-Lysin, einer Aminosäure, die das Wachstum fördert. Solche Umsätze wurden bisher mit Biotech-Produkten nur von sogenannten Blockbuster-Medikamenten erreicht, etwa vom Blutbildungshormon Erythropoetin des kalifornischen Biotech-Riesen Amgen. Auch eine zweite Aminosäure, das Methionin, spielt als Futteradditiv eine große Rolle und wird von Evonik produziert. Noch geschieht dies auf klassisch chemische Weise. Aber bald soll der Prozess auf ein biotechnisches Verfahren umgestellt werden. Gerade bei Substanzen, die aus der Natur stammen, ist es oft viel günstiger, sich eines natürlichen Produktionssystems zu bedienen – etwa eines Mikroorganismus, der genau diesen Stoff herstellen kann. Denn von jedem Molekül gibt es immer zwei spiegelbildliche Varianten, die D- und L-Form genannt werden. Obwohl sie in der chemischen Zusammensetzung völlig identisch sind, verleiht ihnen die eine oder andere Form – die sogenannte Chiralität – meist ganz unterschiedliche Eigenschaften. So kann die eine Form eines Moleküls zum Beispiel nach Orangen duften, die spiegelbildliche nach Zitronen. Während beim chemischen Herstellungsprozess immer beide Formen entstehen, bauen Organismen und ihre Biokatalysatoren – die Enzyme – immer nur eine der beiden Formen. Das ist vor allem für biologische Substanzen wie Aminosäuren, Vitamine oder Vorstufen von Medikamenten von großer Bedeutung, weil in der Regel nur eine der beiden Formen im Körper wirksam ist. Im schlimmsten Fall ist die andere Form sogar schädlich. Aus der Fülle völlig neuartiger Organismen, die in den vergangenen Jahren entdeckt und untersucht wurden, sind zahllose neue Anwendungs- und Produktideen entstanden – von neuen kosmetischen Wirkstoffen, die die Haut vor Sonnenbrand und Alterung bewahren, über Waschmittel, die bei Zimmertemperatur genauso gut waschen wie bei 100 Grad, bis hin zu Verfahren, die aus organischen Abfällen der Land- und Forstwirtschaft Kunststoffe, Energie oder Treibstoff gewinnen.
