Graue Biotechnologie
Die Graue Biotechnologie (auch Umweltbiotechnologie genannt) umfasst alle biotechnologischen Verfahren zur Aufbereitung von Trinkwasser, Reinigung von Abwasser, Sanierung kontaminierter Böden, zum Müllrecycling oder zur Abluft- beziehungsweise Abgasreinigung.
In der Biotechnologie findet eine fortschreitende Spezialisierung statt, sodass neben den vier etablierten biotechnologischen „Grundfarben“
immer mehr Unterdisziplinen und damit auch zusätzliche Farben entstehen, vor allem in den Grenzbereichen. So wird Gelb (Gelbe Biotechnologie) etwa inzwischen häufig mit Lebensmittelprozessen in Verbindung gebracht, und die Umwelttechnologie geht teilweise schon von einem Grau- in einen Braunton (Braune Biotechnologie) über.
Die Biotechnologie ist ein stetig wichtiger werdender Bestandteil des Umweltschutzes, beispielsweise bei Abwasserreinigung, Müllbehandlung, Bodensanierung oder Abluftreinigung. Bereits zu Zeiten, als das Wort Biotechnologie noch gar nicht erfunden war, funktionierte eine Kläranlage nicht ohne Bakterien.
Methoden der Grauen Biotechnologie
Zur Verwirklichung ihrer Aufgaben im Umweltbereich benötigt die Graue Biotechnologie Mikroorganismen, die gentechnisch angepasst werden müssen. Die Verbesserung der Mikroorganismen erfolgt dabei analog der Weißen, Roten, Grünen oder Blauen Biotechnologie.
Es werden über chemische und enzymatische Methoden Mutanten der Mikroorganismen erzeugt, die Unterschiede in der Aminosäureabfolge zeigen. Im anschließenden Screening-Verfahren werden verbesserte Proteinvarianten gesucht. Wurde bei einer Spezies eine Enzymvariante gefunden, die nutzbare Eigenschaften hat, so ist das zugehörige Gen Ausgangspunkt für die nächste gelenkte Evolutionsrunde. Dieser Vorgang wird in iterativen Zyklen wiederholt bis die angestrebten Verbesserungen für Umweltaufgaben erreicht sind.
Anwendungen der Grauen Biotechnologie
- Altlastensanierung (Bodensanierung, Abwasserbeseitigung, Behandlung von Abfällen) ist ein Schwerpunkt der Grauen Biotechnologie
- Der Einsatz von Organismen zur Beseitigung von Verunreinigungen und Schadstoffen wird dabei als Bioremediation bezeichnet.
- Beispiele:
- Abbau von ausgelaufenem Öl
- Abraumhalden mit radioaktiven Abfällen reinigen.
- Beseitigung von Lösungsmitteln, Kunststoffen und Schwermetallen sowie Giftstoffen wie DDT, Dioxinen oder TNT
- Durch die industrielle Nutzung von mineralischen Ressourcen reichern sich Schadstoffe in beträchtlichem Umfang auch in der Biosphäre an.
- Anwendung finden deshalb neue Bioadsorber (spezielle Mikroorganismen) bei der Eliminierung von Schwermetallen aus Industrieabwässern, Erzminenabwässern, Deponiesickerabwässern und Abwässern von Kernkraftanlagen
- Ein anderes Verfahren zur Sanierung verseuchter Böden hat der Freiburger Baumphysiologe Prof. Dr. Heinz Rennenberg erarbeitet (vgl. 3). Er hat das Genom der Pappel so verändert, dass diese transgene Pappel Schwermetalle und Pestizide aufnehmen kann und damit zur Altlastenbodensanierung beiträgt.
- Auch um Umweltsünden überhaupt aufzuspüren, bedient man sich biologischer und biotechnischer Verfahren. Als „Detektive“ machen sich Mikroorganismen sowie Biosensoren und DNA-Sonden nützlich und ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung. Weil bestimmte Mikroorganismen empfindlich auf Schadstoffe reagieren, lässt sich zum Beispiel der Grad der Kontamination bestimmen.
- Bisher sind biotechnische Verfahren im Umweltschutz überwiegend Verfahren, die am Ende einer Prozesskette eingreifen (Abwasserreinigung, Biofilter, Biowäscher usw.). Biotechnologie im Umweltschutz bedeutet aber nicht nur Entsorgung von während der Produktion entstandenen Belastungen, also Schadstoffabbau, sondern ein moderner Umweltschutz setzt bereits bei der Schadstoffvermeidung vor oder während industrieller Herstellungsprozesse an: d. h. es geht um den produktionsintegrierter Umweltschutz, beispielsweise mit der Weißen Biotechnologie. So sparen gentechnisch veränderte Enzyme bei der Herstellung von Textilien, Lebens-, Wasch- und Arzneimitteln Energie sowie Rohstoffe und helfen, unerwünschte Nebenprodukte bei der Herstellung zu vermeiden.
Hier überschneiden sich Graue und Weiße Biotechnologie, d.h. die industrielle Herstellung von Produkten mit biotechnologischen Verfahren.