Altbackenes Brot gehört in Bäckereien zum Alltag. Was bislang meist als Lebensmittelabfall gilt, könnte künftig jedoch zu einem wertvollen Rohstoff für die Industrie werden. Forschende der University of Edinburgh zeigen, dass sich Brotreste als Grundlage für sogenannte bakterielle Fabriken nutzen lassen.
Diese mikrobiellen Produktionssysteme erzeugen chemische Ausgangsstoffe für Kosmetik, Medikamente und industrielle Anwendungen. Grundlage des neuen Verfahrens sind Bakterien, die während der Fermentation Wasserstoff erzeugen und damit chemische Reaktionen antreiben.
Bakterien verwandeln Brot in Energie für chemische Prozesse
Im Zentrum der Forschung steht das Darmbakterium Escherichia coli. Es besitzt die Fähigkeit, während der Fermentation Wasserstoffgas zu produzieren. Dafür benötigt es lediglich Zucker oder stärkehaltige Ausgangsstoffe.
Genau hier kommen Lebensmittelreste ins Spiel. Altbackenes Brot enthält ausreichend Stärke, um den Mikroorganismen als Energiequelle zu dienen. Während der Fermentation entsteht Wasserstoff, der anschließend in chemischen Reaktionen genutzt werden kann.
Damit dieser Wasserstoff gezielt eingesetzt wird, nutzen die Wissenschaftler einen Katalysator mit dem Edelmetall Palladium. Das Metall bindet sich an die Oberfläche der Bakterien und verhindert, dass der Wasserstoff entweicht. Stattdessen wird er direkt für chemische Reaktionen verfügbar gemacht.
Überraschende Vorliebe für Fladenbrot
In den Experimenten zeigte sich, dass die Mikroorganismen besonders gut mit Naan arbeiten. Dieses indische Fladenbrot lieferte ideale Bedingungen für die Fermentation.
Andere Backwaren konnten ebenfalls eingesetzt werden, allerdings erwies sich Naan als besonders effizienter Ausgangsstoff. Mit Brot als Nährmedium erreichten die Reaktionen eine Effizienz von nahezu 99 Prozent. Damit demonstriert das Forschungsteam, dass Lebensmittelreste als Rohstoff für hochwertige chemische Produkte dienen können.
Rohstoffe für Nylon, Kosmetik und Aromen
Die Wissenschaftler stellten in ihren Versuchen mehrere industriell relevante Moleküle her. Dazu zählt Adipinsäure, ein wichtiger Grundstoff für die Herstellung von Nylon. Ebenfalls produziert wurde Behensäure, die in Kosmetika und Haarspülungen eingesetzt wird. Sie bildet eine wasserabweisende Schicht auf Haut und Haar und sorgt für geschmeidige Oberflächen. Auch Himbeerketon, ein Aromastoff zur Herstellung von Lebensmittelaromen, konnte mithilfe der Bakterien erzeugt werden. Normalerweise werden diese Stoffe überwiegend aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl oder Erdgas hergestellt. Das neue Verfahren zeigt jedoch, dass auch Lebensmittelreste als Ausgangsstoff dienen können.
Potenzial für klimafreundlichere Produktion
Eine Lebenszyklusanalyse der Forscher deutet darauf hin, dass die Nutzung von Brotresten auch ökologische Vorteile haben könnte. Der in Stärke und Zucker enthaltene Kohlenstoff bleibt in den entstehenden Produkten gebunden, etwa in Kunststoffmaterialien wie Nylon. Dadurch wird nicht nur der Bedarf an fossilen Rohstoffen reduziert. In bestimmten Anwendungen könnte das Verfahren sogar kohlenstoffnegativ sein und somit aktiv zur Reduktion von CO₂ beitragen. Für Bäckereien und die Lebensmittelbranche eröffnet diese Forschung eine interessante Perspektive. Lebensmittelreste könnten künftig nicht nur als Abfall, sondern als wertvolle Ressource für neue industrielle Prozesse betrachtet werden.