Das Zentrum Londons, wie immer verpestet und verstopft. Bäume sind kaum zu sehen. Trotzdem versuchen hier Wissenschaftler hinter die Geheimnisse einer bestimmten Baumart zu kommen. Eine Baumart, von der sie hoffen, dass sie in Zukunft Bio-Kraftstoff liefern könnte. “Das erste, was wir mit allen Holzproben tun müssen, ist, das Material einheitlich zu zerkleinern”, so der britische Biologe Matthew Nelson. Und der Wissenschaftler Richard J. Murphy fügt hinzu: “Um aus Holz Bio-Kraftstoff herzustellen, benötigen wir eine Holz-Biomasse, die eine hohe Ausbeute ermöglicht und die richtigen Eigenschaften hat. Bei dem nächsten Schritt geht es darum, der Biomasse mit Hilfe von Enzymen den Zucker zu entziehen, den sie enthält, wie hier zu sehen ist. Bei dem darauf folgenden Schritt wird der Zucker zu Äthanol vergoren. Der letzte Schritt besteht darin, den Alkohol zu konzentrieren, der schließlich als Kraftstoff genutzt werden kann.”
In Gewächshäusern in Nancy, im Nordosten Frankreichs, nimmt alles seinen Anfang. Mit großer Sorgfalt werden hier unterschiedliche Pappelarten gezüchtet. Die Pappel ist weit verbreitet, wächst schnell und benötigt kein Ackerland. Das macht sie zu einem idealen Kandidaten für Bio-Kraftstoff. Der französische Wissenschaftler Francis Martin erläutert: “Die Pappel hat eine unglaubliche Fähigkeit, Sonnenenergie aufzunehmen. Sehr gut ist das an diesen Blättern zu erkennen, die Sonnenenergie aufnehmen, um sie in Holz und Biomasse zu verwandeln.” Die Wissenschaftler, die für das europäische Forschungsprojekt mit der Bezeichnung “EnergiePappel” tätig sind, suchen im Grunde genommen die Super-Pappel. “Es geht um die Aufzucht einer Pappel, die schnell wächst, viel Biomasse produziert, die wirksam mineralische Elemente nutzt und zugleich keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt hat”, so Martin. Die Forscher beschäftigen sich auch damit, wie das Wachstum der Pappel auf natürliche Weise beschleunigt werden kann. So wurden den Wurzeln verschiedene Pilzarten beigefügt. Entsprechende Untersuchungen haben bewiesen, dass bestimmte Pilzarten die Bäume darin unterstützen, schneller zu wachsen. Die Zellbiologin Valérie Legué erklärt: “Diese Interaktion ermöglicht es der Pflanze, ihre Nahrungsaufnahme zu steigern und ihr Wachstum zu beschleunigen. Dies ist eine sehr wichtige Entdeckung für uns, weil es sich um eine symbiotische Interaktion handelt. In den natürlichen Ökosystemen ist sie weit verbreitet, sei es im Wald oder auf den Fluren.”
Zurück in London: “Wir haben das Holz gemahlen, danach sieben und verpacken wir es. Nun ist das Holz soweit, dass ihm Zucker entnommen werden kann”, sagt Nelson. In London geht es um die Frage nach dem Zuckergehalt des Pappelholzes. Murphy fügt hinzu: “Wir versuchen herauszufinden, welches die optimale Zellwand-Struktur der Pappel ist. Die Zellstruktur sollte zwei Aufgaben erfüllen: Die Pflanze sollte gut wachsen und eine Menge Biomasse produzieren, doch zugleich sollte die Struktur auch den nächsten schwierigen Schritt erleichtern, nämlich den, der Zellulose Zucker zu entziehen.” Stark zuckerhaltige Pappeln zu züchten, ist eines der Ziele der Plantage im französischen Orleans. Aufgrund kontrollierter Kreuzungen wurden rund 2700 Pappel-Arten erzielt. Die Forscher suchen die Pflanze mit der größten Widerstandskraft und der höchsten Produktivität. “Wir versuchen eine Art zu züchten, deren Wachstum relativ spät einsetzt, wenn die klimatischen Bedingungen günstig sind. Wir suchen einen Baum, der, sobald er angepflanzt ist, mehrere Zweige gleichzeitig entwickelt. In einem nächsten Schritt geht es um die größtmögliche Blattfläche. Auch fällt die Wahl auf ein Exemplar, dem Krankheiten wenig anhaben können, wie sie das ganze Jahr über auftreten können”, erklärt uns die Forscherin Catherine Bastien in Orléans. Es geht also um die Auswahl einer widerstandsfähigen Pappel, die gleichzeitig viel Zellulose liefert. Die Forschung ließ sich dazu einiges einfallen. “Diese Bäume sind aus gutem Grund schief. Mit ihrer Hilfe untersuchen wir sogenanntes Spannungsholz. Dieses Holz ist von einer besonderen Art und bildet sich während der Lebenszeit eines Baumes heraus. Es ermöglicht ihm, dem Wind und der Neigung zu widerstehen sowie seinen Stamm und die Äste auszurichten”, macht der Molekular-Spezialist Gilles Pilate deutlich. Untersuchungen haben gezeigt, dass dieses Spannungsholz reicher an Zellulose und damit auch reicher an Zucker ist als das normale Holz. “Es ist uns gelungen, dieses Spannungsholz zu färben. Die Einfärbung hebt die Zellulose hervor, die hier blau erscheint. Hier kommt deutlich zum Vorschein, dass das Spannungsholz sehr reich an Zellulose und damit an Zucker ist”, so Pilate.
“Das Material, das aus Pappelholz hergestellt wurde, wird nun ins biochemische Labor gebracht. Wir setzen es Enzymen aus, um herauszufinden, wieviel Glukose, wieviel Zucker den verschiedenen Pappelarten entzogen werden kann”, sagt Nelson in London. “Was hier zurückbleibt, ist hoffentlich die Lösung, die Glukose enthält. Diese kann nun mit Hilfe einer leistungstarken Flüssigkeits-Chromatographie analysiert werden. Dies ist schließlich eine graphische Darstellung der Glukose, die gewonnen wurde. Der Scheitelpunkt zeigt den Zuckergehalt des untersuchten Beispiels.” Murphy ergänzt: “Pappeln sind Kohlenstoff-Speicher, sie wachsen schnell. Wenn uns eine unkomplizierte Umwandlung gelingt, wenn wir Biomasse in Bio-Kraftstoff umwandeln können, würde das im Vergleich zu normalem Kraftstoff zu einer erheblichen Reduzierung von Treibhausgasen führen. Im Vergleich zu normalem Kraftstoff sind es bis zu 90 Prozent. Das würde bedeuten, dass große Teile des Transport-Sektors kohlenstofffrei arbeiten könnten.” Die Forschung zur Überwindung der Zellulose-Hürde wird vorangetrieben. Europäische Wissenschaftler setzen auf die Zukunft von Bio-Kraftstoffen – Pappeln könnten dabei eine Schlüsselrolle spielen.