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Umweltfreundlicheres Futtermittel für Aquakulturen: Forschungsprojekt an der Jacobs University Bremen
20. August 2020
Eine Kooperation der Jacobs University mit der in Bremerhaven forschenden Kaesler Nutrition GmbH könnte zu einer Einsparung von mehreren zehntausend Tonnen an Phosphoremissionen führen. Das Ziel des Forschungsprojektes ist die umweltfreundlichere Produktion und Optimierung des Enzyms Phytase, das zur Herstellung von Futtermitteln für Aquakulturen verwendet wird. Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Bremen über die BIS Bremerhavener Gesellschaft für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbH gefördert. Die Gesamtfördersumme beträgt 740.000 Euro.
Elke Nevoigt ist Professorin für Molekulare Biotechnologie an der Jacobs University. Sie beschäftigt sich mit dem Herstellungsverfahren des Enzyms Phytase. (Quelle: Jacobs University)
Die meisten Futtermittel bestehen zu gut 90 Prozent aus pflanzlichen Komponenten. Fische und andere Nutztiere können die darin enthaltenen Phosphate jedoch nicht aufnehmen, sie benötigen zusätzlich das Enzym Phytase, das Futtermitteln weitläufig zugesetzt wird. Das Enzym spaltet Phosphat von einem pflanzlichen Speicherstoff ab und macht es für die Nutztiere verfügbar. Je besser dies gelingt, desto mehr kann auf die Zugabe und damit den Abbau von mineralischem Phosphor verzichtet werden. Dabei handelt es sich um eine endliche Ressource, deren Lagerstätten sich über Jahrmillionen aufgebaut haben, ähnlich wie Erdöl.
Das Wissenschaftlerteam an der Jacobs University forscht nun daran, das industriell relevante Eigenschaften des Enzyms zu verbessern, aber auch dessen Herstellungsprozess umweltgerechter zu gestalten. Phytase muss bei der Herstellung hohe Temperaturen aushalten, wird aber bei niedrigen an die Fische verfüttert. Es muss also hitzestabil und kälteeffizient sein. „Wenn es bei niedrigen Temperaturen effizienter arbeitet, muss nicht nur weniger an anorganischem Phosphat zugefüttert werden, die Tiere scheiden auch geringere Mengen an Phosphat aus“, erläutert Ulrich Kleinekathöfer, Professor für theoretische Physik an der Jacobs University. Das wirkt sich auch positiv auf die Gewässerqualität aus, die Gefahr der Überdüngung sinkt.
Ulrich Kleinekathöfer, Professor für theoretische Physik, forscht an der Jacobs University mittels Computersimulationen an der Verbesserung der Struktur des Enzyms. (Quelle: Jacobs University)
Während Kleinekathöfer mittels Computersimulationen an der Verbesserung der Enzymstruktur forscht, beschäftigt sich Elke Nevoigt, Professorin für Molekulare Biotechnologie, mit dem Herstellungsverfahren des Enzyms. Es entsteht in einer Hefe. Nevoigt will dazu das Substrat Glycerin einsetzten statt des bislang genutzten Methanols. „Das ist für die Umwelt weniger bedenklich“, sagt sie. Die Expertin auf dem Gebiet der Hefeforschung schätzt das Projekt nicht nur deshalb, weil es ihr Kernforschungsgebiet erweitert, sondern auch, weil sie mit einem Unternehmen aus der Nachbarschaft, aus Bremerhaven, kooperiert.
Das sieht der theoretische Physiker Kleinekathöfer ähnlich. „Ein Enzym zu modifizieren sodass es bestimmte Eigenschaften hat, ist akademisch interessant. Mich reizt aber auch die Anwendungsnähe und der Umweltschutzaspekt.“ Nach Berechnungen der Kaesler Nutrition GmbH könnten im Verlauf von zehn Jahren 35.000 Tonnen Phosphoremissionen im Bereich der Aquakulturen und bis zu 7.600 Tonnen in der Landwirtschaft eingespart werden.
Fragen beantworten: Prof. Dr. Elke Nevoigt Professor of Molecular Biotechnology E-Mail: e.nevoigt [at] jacobs-university.de
Prof. Dr. Ulrich Kleinekathöfer Professor of Theoretical Physics E-Mail: u.kleinekathoefer [at] jacobs-university.de
Über die Jacobs University Bremen: In einer internationalen Gemeinschaft studieren. Sich für verantwortungsvolle Aufgaben in einer digitalisierten und globalisierten Gesellschaft qualifizieren. Über Fächer- und Ländergrenzen hinweg lernen, forschen und lehren. Mit innovativen Lösungen und Weiterbildungsprogrammen Menschen und Märkte stärken. Für all das steht die Jacobs University Bremen. 2001 als private, englischsprachige Campus-Universität gegründet, erzielt sie immer wieder Spitzenergebnisse in nationalen und internationalen Hochschulrankings. Ihre mehr als 1.500 Studierenden stammen aus mehr als 120 Ländern, rund 80 Prozent sind für ihr Studium nach Deutschland gezogen. Forschungsprojekte der Jacobs University werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft oder aus dem Rahmenprogramm für Forschung und Innovation der Europäischen Union ebenso gefördert wie von global führenden Unternehmen.
