Als Gastwissenschaftler verbrachte Doktorand Lukas Sommerauer die Zeit von März bis August in den Vereinigten Staaten. Am Department of Wood Science & Engineering der Oregon State University untersuchte er unter anderem, wie Enzyme und Mikroorganismen dabei helfen können, umweltfreundliche Imprägniermittel, Medizin oder Kosmetik aus Baumrinde zu produzieren.
In seiner Dissertation beschäftigt sich Lukas Sommerauer mit Inhaltsstoffen, die in Rinde stecken. Denn die äußere Haut des Baumes kann weitaus mehr, als wir derzeit daraus machen: Je nach Baumart liefert sie wichtige Stoffe für die Medizin- und Kosmetikbranche, für Oberflächenbeschichtungen oder auch zur Lebensmittelherstellung. Schließlich muss die Rinde mechanischen Einflüssen und großen Temperaturschwankungen standhalten, Schädlinge abwehren, und das Innere des Baumes schützen – entsprechend vielfältig ist das Spektrum der in ihr enthaltenen Substanzen.
Biotechnologie mit winzigen Helfern
Im „Biodeterioration Lab“ von Assistant Professor Gerald Presley in Corvallis, Oregon, untersuchte Lukas zum einen Rinden von Douglasien-, Lärchen- und Fichtenstämmen, um sie anhand ihrer Inhaltsstoffe zu charakterisieren. Zum anderen extrahierte und erprobte er diese Stoffe für verschiedene Anwendungszwecke, im Speziellen Antioxidantien und Antimykotika, die gegen durch Pilze verursachte Erkrankungen, wie zum Beispiel Holzfäule, wirken. Diese natürlichen Stoffe liegen in der Rinde allerdings nicht in reiner Form vor, sondern in komplexen Molekülen, die nach der Extraktion aufbereitet werden müssen. Für die Reinigung und Nutzbarmachung der Extraktstoffe geht Lukas neue Wege und erprobt die Anwendung enzymatischer Verfahren, statt sie wie üblich mit einer Kombination verschiedener Laborchemikalien zu behandeln. Diese biobasierte Verarbeitung, die sogenannte enzymatische Hydrolyse, ist komplexer, weist aber gleich mehrere Vorteile auf. Enzymatische Verfahren können sehr zielgenau auf ausgewählte Moleküle im Stoffkomplex wirken und somit sehr schonend, aber effektiv arbeiten. Gleichzeitig ist ihre Umwandlungsrate sehr hoch, sodass schon geringe Menge zur Verarbeitung reichen und der Prozess benötig wenig bis gar keine zusätzliche Energie. Gerade für die Medizin- und Kosmetikbranche sind diese Verfahren höchst interessant, da wesentlich weniger gesundheitsschädliche Stoffe im Prozess entstehen.
Alles, was bei der Verarbeitung und Reinigung der Rindenextraktstoffe als „Abfall“ entsteht, kann wiederum mit biotechnologischen Verfahren weiterverarbeitet werden. Diese Nebenprodukte enthalten Zucker, die mittels Mikroorganismen fermentiert und zu Bioethanol umgewandelt werden können. Allerdings sind Mikroorganismen eher anspruchsvoll, was den Umgang mit ihnen betrifft, ganz anders als Laborchemikalien. „Im Prinzip ist es wie beim Brot backen. Dort setzt man auch lebende Hefepilze ein, deren Stoffwechselprodukt, also Kohlenstoffdioxid, als Triebmittel zum Einsatz kommt. Auch wir müssen darauf achten, dass wir unseren Enzymen und Kulturen die richtigen Lebensbedingungen bieten, Temperatur, Luftfeuchte, Nahrung und keine anderen Keime, sodass sie sich wohl fühlen und für unsere Laborprozesse eingesetzt werden können“, so Lukas.
Weitere Forschung nötig
In einem Langzeitversuch erforscht er die antimykotischen Eigenschaften von seiner rindenbasierten Imprägniermitteln in der Praxis. Dazu hat er verschiedene Hölzer mit Extraktstoffen aus Douglasienrinde behandelt und holzabbauenden Pilzen ausgesetzt, um im Vergleich mit unbehandelten Proben zu sehen, wie gut seine Formulierung gegen Pilzwachstum im Holz schützt. Die Ergebnisse aus diesen Arbeiten fließen nun in seine Dissertation ein und Lukas führt die Forschung am Campus Kuchl fort. Die Zeit an der Oregon State University konnte er nicht nur zum Erkenntnisgewinn nutzen, sondern auch um neue Kontakte zu knüpfen, aus denen künftige Zusammenarbeiten entstehen können. Möglich gemacht wurde sein Aufenthalt durch ein Marshall Plan Stipendium, das im Rahmen seiner Dissertation an der Universität für Bodenkultur verliehen wurde.