Bei der Kultur von Speisepilzen endet die Nutzung der Rohstoffe nicht mit der Ernte. Zurück bleibt ein feuchtes Substrat aus Holzresten, Schalen oder anderen Pflanzenfasern. Es enthält noch Cellulose und andere Kohlenhydrate, ist für Mikroorganismen aber nur schwer zugänglich. Ein Team der University of Passo Fundo in Brasilien hat nun untersucht, ob sich solcher Reststoff aus der Austernpilzzucht als Rohstoff für Bioethanol nutzen lässt.

Pilzzucht öffnet die Pflanzenfasern

Für die Studie nutzten die Forschenden ein Substrat, das vor der Pilzkultur zu 80 Prozent aus Kiefer-Sägespänen und zu 20 Prozent aus Sojaschalen bestand. Nach Wachstum und Ernte der Austernpilze werteten sie die Pilzkultur selbst als biologische Vorbehandlung. Der Hintergrund ist einfach: Pilze können verholzte Pflanzenfasern teilweise abbauen und damit jene Strukturen lockern, die Cellulose sonst schwer erreichbar machen.

Im Vergleich mit einer alkalischen Vorbehandlung mit Natronlauge zeigte sich, dass der biologisch vorbehandelte Reststoff für den nächsten Schritt besonders geeignet war. In einer Feststofffermentation produzierte der Pilz Trichoderma sp. darauf die höchste Aktivität cellulosespaltender Enzyme. Diese Enzyme zerlegen Cellulose in kleinere Zuckerbausteine, die anschließend vergoren werden können. Gemessen wurden etwa zwei Enzymeinheiten je Gramm Substrat.

Enzyme geben den Ausschlag

Anschließend erprobte das Team ein sogenanntes konsolidiertes Bioprozess-Verfahren. Dabei sollen Enzymbildung, Aufschluss der Biomasse und Vergärung möglichst eng in einem Prozess zusammenlaufen. Neben Trichoderma sp. kamen die Hefe Saccharomyces cerevisiae und das Bakterium Bacillus velezensis zum Einsatz. Außerdem prüften die Forschenden, ob Weizenkleie und kommerzielle Enzyme die Ausbeute verbessern.

Am besten schnitt die Variante ab, in der alle drei Ergänzungen zusammenkamen. Dann entstanden etwa sieben Gramm Ethanol pro Liter. Das war etwa das 15-Fache des einfachen Ausgangsprozesses. Bezogen auf die theoretisch mögliche Ausbeute aus der Cellulose erreichte der Ansatz mit Enzymzugabe 57 Prozent. Ohne zusätzliche Enzyme blieb der beste Wert unter neun Prozent.

Damit zeigt die Arbeit zweierlei. Abgetragenes Pilzsubstrat kann nach der Ernte mehr sein als ein Reststoff, weil es noch nutzbare Pflanzenfasern enthält und durch die Pilzkultur bereits teilweise aufgeschlossen ist. Zugleich bleibt die Umwandlung im Labormaßstab deutlich abhängig von zusätzlicher Enzymhilfe.

ag