moderne pflanzenbiotechnologie und nachwachsende … · crop to produce biodiesel. ... laccase und...
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Dr. Jens A. Katzek BIO Mitteldeutschland GmbH
Moderne Pflanzenbiotechnologie und
nachwachsende Rohstoffe
InnoPlanta Forum 2006
18. November 2006, Magdeburg
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Old fashion way of using plants
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But one can do more things with plants then you think of ….
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Ein Ansatz: Energiepflanzen in Deutschland
! In 2005 wurden in Deutschland auf etwa 1,4 Millionen Hektar Energiepflanzen angebaut
! Das entspricht rund 11 % der deutschen Ackerfläche
! Davon entfielen 800.000 Hektar auf Raps
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Die Projektion …..
! „An vielen Überseestandorten wird bei anhaltend hohen Erdölpreisen die Produktion von Bioenergie hochgradig rentabel sein, so dass immer mehr Agrarflächen in diesen Bereich umgelenkt werden.
! Gleichzeitig wird sich das Weltmarktpreisniveau für alle wichtigen Agrarprodukte deutlich nach oben bewegen.
! Dieser Prozess schreitet so lange voran, bis sich durch weltweite Preissteigerungen im Nahrungsmittelbereich ein neues Gleichgewicht zwischen Nahrungsmittel und Bioenergieproduktion einstellt.“
Yelto Zimmer, Novo Magazin No. 84
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Die Konkurrenzsituation ….
Preis (€)
Ölpreis
Preis für Lebensmittel
Nachfrage nachBiomassen
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Entwicklung der Rohölpreise 2005/ 2006
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Die erste Herausforderung …
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Einfluss auf den Preis von Lebensmitteln
! “Half the cost of producing a tub of margarine is the edible oils and the price of those commodities has risen by 30 % this year.
! The price of palm oil, an edible oil widely used in food and in cosmetics, has risen by more than 20 % in the past two months on news that Malaysia and Indonesia plan to set aside 40 % of their palm oil crop to produce biodiesel.”
Alan Jope, Vice-president Unilever (7.8.2006)
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Verwendung von Rapsöl (in 1000 to)
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Die zweite Herausforderung …
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Subventionierung damals und heute
! Das Ergebnis der Erzeugerschlachten in den 70er Jahren: Butterberge, Milchseen und überfüllte Getreidespeicher
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Biodiesel/ Bioethanol: Das neue Subventionsgrab?
! Der Bundestag hat dazu beschlossen, dass Biodiesel als Reinkraftstoff bis Ende 2007 mit 9 ct/l besteuert wird und Pflanzenöle steuerfrei als Kraftstoffe verwendet werden können. Danach sind linear steigende Steuersätze bis Ende 2011 vorgesehen.
Energiesteuergesetz 2006http://www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/energiesteuergesetz.pdf
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Zusammensetzung des Benzinpreises (2004)ce
nt/ l
20
40
60
80
100
120
30 cent
80 cent
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Die Antwort …
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Effektivität, Effektivität und Effektivität
! Es geht um die Frage: Wie kann ich am effektivsten pro Hektar CO2 aus der Luft fixieren, um daraus Biomasse zu synthetisieren
! Steigende Ertragsmengen lassen sich künftig vor allem mit Hilfe züchterisch optimierter Pflanzen erreichen
! Gentechnik Ergänzung (!) zu konventionellen Sorten (KWS Mais)
! Fruchtwechsel ist notwendig - deshalb nicht nur auf Mais fixieren
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Und wie …..
Sorten?
Beispiel: Entwicklung des Weizenertrages in Deutschland
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Wege aus dem Wettbewerb - aus Stroh mach Gold
! Most ethanol produced in the US is derived from the starch of maize kernels
! Half of the agronomic biomass produced worldwide is rice straw, which is burned to waste
„Höre nun meinen Zauberspruch:Spinnrädchen spinn, für das Mädchen, sei dem Meister hold, spinne wie der Wind, simsalabim, spinne das Stroh zu Gold. Ha ha ha ha, dass hässliche Stroh zu Gold spinn wie der Wind, simsalabim! SPINN SPINN“
(Rumpelstilzchen)
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Ansätze für die Nutzung von Stroh
! Zellulose ist eingebettet in einer Matrix aus Hemizellulose und Lignin
! Derzeit wird die Pflanze durch Vorbehandlung aufgebrochen um der Zellulase den Zugriff auf und den Abbau der Zellulose zu ermöglichen
(1) Die Reduktion des Lignin-Gehalts in Pflanzen erleichtert diesen Schritt
(2) Reduktion der Kosten der Zellulase durch die Produktion des Enzyms in den Pflanzen selber, anstatt der Herstellung in Mikroorganismen und der anschließenden Aufreinigung (Syngenta)
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Aus Stärke wird Alkohol
! Pflanzenstärke wird in Monosaccharide umgewandelt, die anschießend von Hefen zu Ethanol vergoren werden
! Für den Stärkeabbau wird das Enzym Amylase benötigt
! Bislang werden mikrobiell erzeugte Amylasen für diesen Produktionsschritt genutzt
! Neu ist der Ansatz, die Amylase gentechnisch direkt im Mais produzieren zu lassen (Syngenta)
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Freisetzungsvorhaben von Pflanzen mit veränderten Inhaltsstoffen in D (2004 und 2005)
Erhöhung des StärkegehaltesKartoffelUniversität zu Köln
StärkezusammensetzungKartoffelBASF Plant Science GmbH
StärkezusammensetzungKartoffelBASF Plant Science GmbH
StärkezusammensetzungKartoffelBayerische Landesanstalt für Landwirtschaft
StoffwechselveraenderungenKartoffelMax-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie
Reduzierung der Aktivität des kartoffeleigenen Enzyms Apyrase in den Knollen, höherer ErtragKartoffelMax-Planck-Institut für
Molekulare Pflanzenphysiologie
Veränderung der Spaltöffnungszahl, ErtragKartoffelMax-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
RNAi-Konstrukt für das kartoffeleigene SDD1-Gen, höherer ErtragKartoffelMax-Planck-Institut für
Molekulare Pflanzenphysiologie
Spinnenseiden-ElastinKartoffelInstitut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung Gatersleben
StärkezusammensetzungKartoffelBASF Plant Science GmbH
StärkezusammensetzungKartoffelBayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL)
StärkezusammensetzungKartoffelBASF Plant Science GmbH
StärkezusammensetzungKartoffelBASF Plant Science GmbH
Biopolymer-Synthese (Cyanophycin-Synthese zur Herstellung von Polyaspartat)KartoffelUniversität Rostock
EigenschaftenOrganismusFreisetzer
Quelle: Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, 2006
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EU-Projekte zur Erzeugung von trans-genen Pflanzen zur Produktion von Nawaro
Biogemma, Advanced Biotechnologies, Cambridge
Veränderung der Polysaccharid- und Ligninbiosynthese zur Verbesserung des Cellulosegehaltes, Verfügbarkeit und Faserqualität
-Veränderung der Ligninstruktur in Industriepflanzen
Unilever, DaniscoVeränderung von Pektinen der Zuckerrübe
Noco NordiskVeränderung der Pektinstruktur von Pflanzen
Advanta KWSHerstellung von neuartigen Polyfructanen
Van der HaveVeränderung des Lipidstoffwechsels zur Herstellung von Fettsäuren und Polyketiden für industrielle Anwendungen und zur Herstellung von Functional Foods
-Enzymidentifikation in Pappeln zur Veränderung der Holzeigenschaften
BiogemmaVeränderung des Fettsäurestoffwechsels von Flax zur Erzeugung von Schmierstoffen (verzweigte Fettsäuren)
-Hanf als Rohmaterial für neue industrielle Anwendungen
PhotonicsVeränderung von Faser- und Holzeigenschaften
BiogemmaVeränderung der Stärkesynthese und Erträge in Weizen
BASFKontrolle des Fettsäureabbaus zur Herstellung von Ölpflanzen mit höheren Erträgen und neuen Ölsorten
ZenecaLignin-Veränderungen
DaniscoHerstellung von neuartigen Stärkepolymeren in Mais, Weizen, Gerste und Kartoffeln
-PHAstics: Herstellung von biologisch abbaubare Kunststoffen in Stärkepflanzen
FlorimondTransformation von Chicoree zur Verwendung als Nicht-Lebensmittelpflanze / Inulinproduktion
GreentechVerbesserung der Produktion und Qualität von Ölen aromatischer Pflanzen
Advanced Technolol. CambridgeHolzbildungsprozesse und Prozesse zur Verbesserung der Rohmaterialeigenschaften
Novo NordiskLaccase und Peroxidase-Produktion für industrielle Anwendungen
RusticaSonnenblumenöl für industrielle Anwendungen
DurchführendeProjektbeschreibung
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DHAP
Glucose
TCATCAG-3-PG-3-P Pyr
Propanediol
E. coli hostmetabolism
DHAP PropanediolGly-3-P
Yeast pathway to glycerol
Gly 3HPA
Klebsiella pathwayextension
Pflanzenzüchtung und fermentative Biotechnologie:Das Beispiel 1,3-Propandiol
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Production of 1,3 propanediol in E. coli as an intermediate for the synthesis of SoronaSorona®, a new
polyester
Now, so does the bottle
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Vielen Dank !
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Preisentwicklung für Biodiesel 2006 in D
UFOP 2006