Anwendungsgebiete der Gentechnik
Praktizierter Umweltschutz
In der öffentlichen Diskussion um die Gentechnik findet allzu häufig ein wichtiger Aspekt keine Beachtung: Der Einsatz der Gentechnik leistet bereits heute einen bedeutenden Beitrag zum Umweltschutz.
- Abfallvermeidung durch Bioanalytik
- Umweltfreundliche Synthesen mittels Biokatalysatoren
- Einsparung von Energie und Ressourcen durch gentechnische Herstellungsverfahren
Die Agenda 21 der Konferenz von Rio de Janeiro widmet sich dem Prinzip der Nachhaltigkeit. In diesem Zusammenhang wird in einem eigenen Kapitel auf die Möglichkeiten der Biotechnologie und Gentechnik als Beitrag für eine nachhaltige Wirtschaftsweise eingegangen.
Bioanalytik
Biodiagnostika beruhen auf der katalytischen Leistung verschiedener Enzyme. Sie haben heute die chemischen Verfahren fast völlig verdrängt. Damit entfallen große Mengen der verschiedensten Chemikalien, sowohl im Vorfeld bei der Produktion, als auch bei der Entsorgung. Auch der Energieaufwand ist gegenüber den konventionellen Verfahren geringer. Zum Einsatz kommt die Bioanalytik im medizinischen Bereich bei Bestimmung von Krankheiten anhand der Analyse von Körperflüssigkeiten. Sie spielt aber auch bei der Lebensmittelanalytik- und produktion eine wichtige Rolle.
Biokatalysatoren
Enzyme sind biologische Katalysatoren. Sie beschleunigen die Geschwindigkeit von Reaktionen. Im Nahrungsmittelbereich wird die Biokatalyse seit Jahrtausenden z. B. zum Brotbacken angewendet. Heute werden Biokatalysatoren auch im technischen Bereich eingesetzt, z. B. bei der Weiterverarbeitung von Penicillin. Die gentechnische Produktion von Enzymen in großen Mengen ist zum einen umweltschonender als alle herkömmlichen Methoden. Zum anderen wird so der großtechnische Einsatz der Biokatalyse ermöglicht, wodurch veraltete, umweltbelastende Verfahren abgelöst wurden.
Umweltschonende Produktionsverfahren
Viele für die Medizin wichtige biologische Ausgangsstoffe werden von Mikroorganismen als Stoffwechselprodukte hergestellt. Das Penicillin z. B. wird von einem Schimmelpilz synthetisiert. Da einige dieser Organismen pathogen sind, ist der Umgang mit ihnen nicht unproblematisch. Zudem sind die hergestellten Mengen zu klein. Die Gentechnik erlaubt den Einsatz sog. Sicherheitsstämme zur Produktion, die das gewünschte Produkt in größeren Mengen und ohne Risiken herstellen. Dies bedeutet einen geringeren Einsatz von Rohstoffen und weniger Abfallstoffe.
Umweltentlastung durch gentechnisch hergestellte Organismen
Eindrucksvoll ist die Gegenüberstellung des Verbrauchs an natürlichen Ressourcen bei der herkömmlichen Herstellung gegenüber dem gentechnischen Verfahren. Als Beispiel dient hier das herkömmliche Bakterium Leuconostoc, das ein Enzym zur Blutzuckerbestimmung produziert. Dieses Enzym läßt sich aus rekombinanten E.coli-K12-Bakterien wesentlich einfacher gewinnen. Das entlastet den Herstellungsprozeß und führt zu erheblichen Einsparungen. Die Gegenüberstellung zeigt nachfolgende Tabelle
| Fermentation | Leuconostoc | rekombinante E. coli-K12-Bakterien |
|---|---|---|
| Fermentationsvolumen | 600 m3 | 1 m3 |
| Salze und Nährstoffe | 6400 kg | 160 kg |
| Trinkwasser | 120 m3 | 1 m3 |
| Kühlwasser | 15000 m3 | 30 m3 |
| O2-freies Wasser | 740 m3 | - |
| Eiswasser | 4800 m3 | - |
| Dampf | 16000 kWh | 270 kWh |
| Druckluft | 114000 m3 | 570 m3 |
| Abwasserwerte/EGW | 300000 | 300 |
| Menge Biomasse | 20600 kg | 200 kg |
| Abwassermenge | 1200 m3 | 0,2 m3 |
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