Mit Genen zu Lösungen

Können Sie dazu ein Beispiel geben?

Ein anschauliches Beispiel ist die Herstellung von Lederersatzstoffen aus Pilzen, die heute bereits von Mercedes Benz in breiter Masse als Alternative zur Leder-Innenausstattung eingesetzt werden. Ihre Produktion ist um ein Vielfaches umweltfreundlicher als die Herstellung klassischen Leders. Gleiches gilt auch für die Produktion von im Labor gezüchtetem Fleisch. Ein anschauliches Beispiel ist auch die Kunststoffproduktion, wo nun plastikfressende Bakterien eingesetzt werden können – anstatt dem klassischen Recycling, das ineffizient ist und oft zu kurz greift.

Inwiefern?

Plastik kann mit konventionellen Methoden nur drei- bis viermal recycelt werden. Dann wird das Material zu spröde und muss deponiert werden. Doch die Synthetische Biologie ermöglicht uns viele neue Möglichkeiten mit dem Problem zurechtzukommen, sei es durch die Produktion von Bioplastik, das verrottet, aber auch durch veränderte Bakterien, die Plastik fressen und in biologisch leichter wiederverwertbare Komponenten umwandeln. Es existieren auch Bakterienarten, die Plastikmüll im Ozean abbauen können. Dies deutet darauf hin, dass wir in den nächsten Jahren biologische Lösungen entwickeln können, die den Umgang mit Plastikmüll revolutionieren und als Teil eines größeren ökologischen Systems wirken könnten.

Anwendungen wie der Abbau von Mikroplastik mit Synthetischer Biologie funktionieren aber derzeit nur im Labor und sind noch nicht im größeren Maßstab außerhalb des Labors einsetzbar, zum Beispiel im Ozean, denkbar, korrekt?

Wenn es um die Anwendung der Synthetischen Biologie für die Bekämpfung des Mikroplastiks im Ozean geht, befindet sich die Forschung noch in einer sehr frühen Phase. Was wir jedoch sicher wissen, ist, dass wir mit diesen biologischen Werkzeugen nun die Möglichkeit haben, Mikroplastik zu zersetzen. Die Frage, wie dies tatsächlich im großen Stil – etwa zur Reinigung der Ozeane – umgesetzt werden kann, muss noch erforscht werden. Wenn es jedoch um die Beseitigung von Einweg-Plastik und Plastikflaschen geht, dann gibt es schon einige wirtschaftliche Unternehmen in Europa, wie zum Beispiel Carbios, die Bakterien für den biologischen Abbau von Plastikmüll einsetzen. Das gibt mir große Hoffnung, denn das heißt, wir sind nicht mehr sehr weit entfernt.

Was kann Ihr Forschungsgebiet im Bereich Verkehr und Mobilität leisten?

Im Mobilitätssektor gibt es bereits Unternehmen, die durch Synthetische Biologie bahnbrechende Entwicklungen voranbringen. Lanzatech, um ein Beispiel zu nennen, hat spezialisierte Bakterien entwickelt, die CO2-Emissionen als Hauptnahrungsmittel verwenden, um neue Produkte herzustellen. Diese Bakterien werden in der Nähe von Stahlfabriken und anderen Industrieanlagen gezüchtet und nutzen deren Abfallprodukt CO2 als Rohstoff. Sie verwandeln somit das, was normalerweise zur Klimaerwärmung beiträgt, in einem chemischen Prozess in Treibstoff, der dann in der Transportindustrie eingesetzt werden kann, beispielsweise für Flugzeugkraftstoffe. Solche Entwicklungen sind essenziell, um die zusätzlichen CO2-Emissionen zu nutzen, die unsere Atmosphäre belasten. Anstatt sie nur als Abfall zu betrachten, können wir sie als wertvollen Rohstoff für neue Prozesse nutzen.

Wann könnten wir alle mit Kraftstoffen fahren, die auf diese Weise CO2-neutral gewonnen wurden?

Es gibt bereits jetzt Treibstoffe, die aus Algen gewonnen werden und in der Luftfahrt und Mobilität zum Einsatz kommen, wenn auch bislang nur in einem geringen Prozentsatz. Sollte ein höherer Preis für CO2-Emissionen festgelegt werden, würden solche grünen Alternativen viel attraktiver werden und damit rascher zunehmen. Algenbasierte Treibstoffe könnten in den nächsten fünf bis sieben Jahren bis zu 30 Prozent der Treibstoffe ersetzen, was eine enorme Menge wäre.

Ein Bereich, in dem besonders hohe CO2-Emissionen anfallen, ist die Zementindustrie. Könnte die Synthetische Biologie auch hier Lösungsansätze liefern?

Tatsächlich verursacht die Zementherstellung erhebliche CO2-Emissionen, gerade weil der Produktionsprozess extreme Hitze benötigt, die mittels fossiler Brennstoffe produziert wird. Doch es gibt Bakterien in der Natur, die über lange Zeiträume hinweg natürlichen Zement herstellen, indem sie Kalziumkarbonat erzeugen. Die Natur benötigt für diesen Vorgang Tausende von Jahren, während wir durch die Anwendung der Synthetischen Biologie denselben Prozess auf nur drei Tage im Labor verkürzen können. Dafür identifizieren wir die spezifische DNA-Sequenz, die für die Erzeugung von Kalziumkarbonat verantwortlich ist und züchten sie ganz einfach im Labor.

Wird diese Methode bereits praktisch angewandt?

Ja, ein Beispiel ist Bio-Zement des Unternehmens Biomason, der jetzt schon im Einzelhandel von H&M eingesetzt wird. Das Unternehmen verwendet ihn weltweit für die Fußböden vieler Geschäfte. Synthetische Biologie ist also längst kein reines Konzept der Zukunft mehr.

Auch Bäume sollen gezielt modifiziert werden, um der Atmosphäre CO2 zu entziehen. Wie darf man sich das vorstellen?

Turbo-Bäume, oder auch Hybrid-Pappeln, sind schon seit einiger Zeit in den USA im Einsatz. Diese Bäume sind das Ergebnis des Einfügens von Genen aus Kürbissen und Grünalgen in Pappel-Arten, was ihren Photosyntheseprozess viel effizienter macht. Dieses Jahr sollen fünf Millionen dieser Hybrid-Pappeln in den USA gepflanzt werden. Interessant ist, dass diese Turbo-Bäume besonders bei Forstwirten auf großes Interesse stoßen, da sie schneller wachsen und entsprechend früher geerntet werden können – eine klassische Win-win-Situation. Darüber hinaus bieten diese „Supertrees“ den Vorteil, dass sie auch in Gebieten angepflanzt werden können, in denen herkömmliche Bäume schlecht gedeihen. Diese modifizierten Pflanzen können auch toxische Metalle und Abfälle aufnehmen. Damit können sie maßgeblich zur Verbesserung der Bodenqualität und zur Reduktion von CO2-Emissionen beitragen.

Welche Risiken ergeben sich durch die genetische Veränderung von Organismen?

Man muss in der Tat äußerst vorsichtig sein. Es ist entscheidend zu gewährleisten, dass es keine unbeabsichtigten Ausbreitungen oder Weiterentwicklungen der modifizierten Systeme in der freien Natur gibt. Die meisten Anwendungen der Synthetischen Biologie, wie die Herstellung veganen Leders oder alternativer Treibstoffe, sind allerdings lediglich unter kontrollierten Laborbedingungen durchführbar. Die für diese Prozesse gezüchteten Bakterien benötigen streng überwachte Wachstumsbedingungen. Die Befürchtung, dass solche Bakterien aus einem Labor entkommen und eine Pandemie auslösen könnten, ist unbegründet. Unter natürlichen Bedingungen außerhalb des Labors hätten sie kaum Überlebenschancen.

Der Gedanke, den Klimawandel durch noch mehr Eingriffe in die Natur zu lösen, ist vielen Menschen dennoch nicht geheuer. Welche Argumente sprechen aus Ihrer Sicht für technologische Lösungsansätze?

Gerade aus einer Forschungsperspektive ist klar, dass Biotechnologie und Synthetische Biologie in die Vielzahl der Maßnahmen einbezogen werden müssen, die wir ergreifen, um mit den Auswirkungen des Klimawandels umzugehen. Diese Technologien sind essentiell und müssen als Teil des Lösungsrepertoires betrachtet werden. Doch die Verwendung des einen schließt das andere nicht aus. Natürlich müssen wir auch unsere Effizienz steigern und den Ressourcenverbrauch reduzieren. In Europa herrscht allerdings teilweise noch die nostalgische Auffassung, dass man die Natur unbeeinflusst lassen sollte in der Hoffnung, dass sich die Probleme von selbst lösen. Doch die Realität zeigt, dass wir ohne innovative Eingriffe, insbesondere in Bereichen wie der Landwirtschaft, nicht weiterkommen werden.

Könnte sich die Natur nicht regenerieren?

Nicht schnell genug. Die Realität zeigt, dass menschliches Handeln in den letzten 100 Jahren tiefgreifende Eingriffe in die Natur verursacht und erheblichen Schaden angerichtet hat. Wenn wir der Natur nun freien Lauf lassen und die Konsequenzen des von uns verursachten Klimawandels ignorieren, steht zu befürchten, dass zwei Drittel der bekannten Tier- und Pflanzenarten nicht überleben werden. Diese Perspektive macht deutlich, dass wir aktiv eingreifen müssen. Nicht nur, um den Status quo zu erhalten, sondern auch, um die Diversität der Flora und Fauna zu schützen.

Was sind Ihre Prognosen für die Entwicklungen der Biotechnologie in den nächsten fünf bis zehn Jahren?

Der Fortschritt in der Synthetischen Biologie wird nicht linear verlaufen, sondern eher exponentiell. Die Kosten werden dramatisch fallen und diese Technologien werden schneller auf den Markt kommen, als wir uns das jetzt vorstellen können.

• Expertin für Nachhaltigkeit, Klimafinanzierung und Umweltschutz
• Autorin des Bestsellers "Plastikfresser und Turbobäume"
• Über 15 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Klimaprojekten
• Mitgründerin der Climate Crisis Advisory Group (2022) zusammen mit Sir David King, dem ehemaligen Chef-Wissenschaftsberater der britischen Regierung
• Bildungsweg: Master an der Universität Cambridge, Doktorat in Chemie an der Universität Oxford
• Auszeichnungen: Aviva Women of the Future Award, Forbes 30 unter 30 (2014)