27.07.2012
Autor/en: Simon Schmitt

Gleich zwei Forschungsprojekte konnten Mikrobiologen der TU Bergakademie Freiberg auf der Hauptversammlung der American Society for Microbiology, eine der wichtigsten Tagungen für Mikrobiologie, vorstellen. Im kalifornischen San Francisco präsentierten Dr. Dirk Tischler und Diplom-Naturwissenschaftlerin Judith Kipry von der Arbeitsgruppe Umweltmikrobiologie erste Ergebnisse ihrer Untersuchungen, bei denen sie neue biotechnologische Verfahren entwickeln, um Grubenwässer umweltschonend zu reinigen und Vorprodukte von Medikamenten umweltverträglich herzustellen.

Judith Kipry vom Institut für Biowissenschaften erforscht biotechnologische Methoden, um die Eisenkonzentration in Grubenwässern zu reduzieren. Das Schwermetall wird beim Bergbau durch versickerndes Wasser freigespült. „Bleiben diese Grubenwässer unbehandelt, könnten sie das Grundwasser verschmutzen“, beschreibt die Diplom-Naturwissenschaftlerin die Problematik. Bislang wurden die Abwässer mit Kalk gereinigt. Im sächsischen Nochten hat die G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH eine biotechnologische Pilotanlage entwickelt, in der die Grubenwässer umweltschonender und kostengünstiger aufgearbeitet werden können. Judith Kipry arbeitet nun daran, den mikrobiologischen Prozess in der Anlage zu optimieren.

Die Grubenwässer werden dabei aus der Halde in ein Becken eingespeist, in dem eisenoxidierende Bakterien das Eisen vom Wasser abtrennen. Im Gegensatz zur Kalkreinigung entsteht bei dieser Methode kein mit Schwermetallen verunreinigter Schlamm, der entsorgt werden muss. Vielmehr wird bei diesem Prozess sogar das Mineral Schwertmannit gebildet, das anschließend als Rohstoff wiederverwertet werden kann. Judith Kipry hat dafür den Einfluss von Nährstoffen auf die eisenoxidierenden Bakterien untersucht. Dadurch fand sie Umweltbedingungen, bei denen eine neue Gattung dieser Mikroorganismen angereichert und gleichzeitig die Oxidationsleistung der Pilotanlage im Labormaßstab erhöht werden konnte.

Auch bei den Forschungsarbeiten von Dr. Dirk Tischler steht die ökologische Nutzung biochemischer Methoden im Mittelpunkt. Der Freiberger Wissenschaftler hat bei seinen Untersuchungen eine neue Klasse des Enzyms Styrol-Monooxygenase (SMO) entdeckt, die sogenannten Einkomponenten-SMOs. Die Biochemiker der Freiberger Universität verfeinerten dadurch Verfahren, mit denen wichtige Vorprodukte von Medikamenten, die sogenannten Epoxide, umweltverträglicher hergestellt werden können.

„Unsere neu entdeckten Enzyme sind als Biokatalysatoren wesentlich effizienter als die bisherigen“, beschreibt Dr. Tischler die Vorteile der neuen Enzyme. „Außerdem war die Nutzung als Biokatalysatoren bislang nur mit chemischen Methoden möglich, die die Umwelt belastet haben, so zum Beispiel mit toxischen, organischen Lösemitteln oder Schwermetall-basierten Katalysatoren. Dieses Problem haben wir nun gelöst.“ Dr. Tischlers Ziel ist es, diese Enzyme mit Hilfe von DNA-Shuffling zu optimieren. Bei diesem Prozess werden die Gene zerteilt, um die Fragmente neu zusammenzusetzen. Auf diesem Weg können bestimmte Eigenschaften, wie höhere spezifische Aktivität oder stärkere Temperaturresistenz, durch künstliche Evolution entwickelt werden.