Was Saccharomyces cerevisiae für den Bäcker ist, das ist Komagataella phaffii für den Biotechnologen – ein wichtiges Arbeitstool für die Produktion von wichtigen chemischen Verbindungen. Ein acib-Forschungsteam unter Beteiligung der TU Graz und der BISY GmbH hat erstmals systematisch das Verhalten der wichtigen Industriehefe Komagataella phaffii nach ihrem Einsatz untersucht. Die Ergebnisse sind ein dreifacher Erfolg: Die Hefe überlebt in der Umwelt nur schlecht und stellt somit einen idealen Zelltyp für industrielle Verfahren dar. Zudem lässt sie sich mit deutlich weniger Energie als bisher angenommen inaktivieren. Vor allem aber kann ihre Biomasse als wertvoller Reststoff zur Erzeugung von Biogas genutzt werden, was wiederum die Kreislaufwirtschaft stärkt.
- Überlebensfähigkeit der Zellen in der Natur: Was passiert, wenn die Hefe unbeabsichtigt in die Umwelt gelangt? Die Experimente in simulierten Boden- und Wasserumgebungen (Mikrokosmen) zeigten ein klares Bild: Die Anzahl lebensfähiger Hefezellen nahm rapide ab. Sie konnte sich gegen die natürlichen Mikroorganismen nicht durchsetzen. Auch eine genetische Vermischung (Paarung) fand unter diesen Bedingungen nicht statt. Diese Ergebnisse sind eine beruhigende Bestätigung für das hohe Sicherheitsprofil dieses Industrieorganismus.
- Energieeffiziente Inaktivierung: Bisher werden Hefezellen oft bei hohen Temperaturen (121 °C, Autoklavieren) abgetötet, was sehr energieintensiv ist. Die Studie wies nach, dass K. phaffii bereits bei deutlich niedrigeren Temperaturen hochempfindlich reagiert. Eine Erhitzung auf 70 °C für wenige Sekunden reicht aus, um die Zellen vollständig zu inaktivieren. Dieser Befund eröffnet Wege zu erheblich energie- und kostensparenderen Prozessen in der Industrie.
- Vom Abfall zur Wertschöpfung: Die vielleicht spannendste Erkenntnis liegt in der Verwertung der Rest-Biomasse. Anstatt sie zu entsorgen, wurde die Hefe in einem anaeroben Fermentationsprozess zur Biogas-Erzeugung eingesetzt. Das Ergebnis: Die proteinreiche Hefe-Biomasse ist ein hervorragendes Substrat und kann die Methanausbeute in Biogasanlagen sogar steigern. Damit wird ein Abfallprodukt zu einem wertvollen Rohstoff für erneuerbare Energie und die Vision der Kreislaufwirtschaft wird Realität.
„Unsere grundlegenden Fragen zur Biologie von K. phaffii hatten immer die industrielle Anwendung im Blick“, erklärt Prof. Dr. Anton Glieder von der TU Graz und bisy GmbH, einer der leitenden Autoren der Studie. „Wir wollten wissen, wie wir Prozesse nicht nur effizienter, sondern auch nachhaltiger und sicherer gestalten können. Die Ergebnisse zeigen, dass sich ökologische Verantwortung und wirtschaftlicher Nutzen perfekt ergänzen können.“
Die Ergebnisse der Publikation zahlen direkt auf zentrale gesellschaftliche Ziele ein:
- Ressourceneffizienz: Durch energiesparende Inaktivierungsmethoden wird der CO₂-Fußabdruck biotechnologischer Produktionen gesenkt.
- Kreislaufwirtschaft: Die Umwandlung von Biomasse-Abfall in Biogas schließt Stoffkreisläufe und fördert eine nachhaltige Bioökonomie.
- Verantwortungsvolle Innovation: Die fundierten Daten zur Biosicherheit schaffen Vertrauen und eine solide Grundlage für den sicheren Umgang mit biotechnologischen Produktionsorganismen.