CRISPR: Mit Gentechnik veränderte Bäume sollen mehr nachhaltiges Holz produzieren
Die Multiplex-CRISPR-Genom-Editierungsstrategie könnte eine Lösung für ein zentrales betriebliches Problem in der Papier- und Zellstoffindustrie darstellen. Das zumindest behaupten US-Wissenschaftler.
Wie im Wissenschaftsmagazin „Science“ beschrieben, hat ein Team an der Ohio State University bereits 2022 herausgefunden, dass die Bäume heute dank Kohlendioxid um 30 Prozent größer sind als bisher. Doch trotz dieser Tatsache sei die Holzfaserproduktion weniger effizient und produktiv, wenn es darum geht, die wachsende Nachfrage nach erneuerbaren Geweben, Papier, Verpackungen, Textilien und anderen Faserprodukten zu decken. Aus diesem Grund haben der Wissenschaftler Daniel Sulis und seine Kollegen CRISPR-Editing eingesetzt, um Holz so zu gestalten, dass das Lignin – das gespalten und gelöst werden muss – für die Faserproduktion besser geeignet ist. Die Forschungsergebnisse wurden am Donnerstag veröffentlicht.
CRISPR verbessert Holzeigenschaft
„Die Fähigkeit, Fasern aus Holz zu isolieren, wird weitgehend durch den Gehalt und die Zusammensetzung von Lignin bestimmt, einem Biopolymer, das chemischem und enzymatischem Abbau gegenüber unempfindlich ist. In mehr als fünf Jahrzehnten Forschung wurden die einzelnen Komponenten der Ligninbiosynthese eingehend untersucht“, heißt es in einer Pressemitteilung zu der neuen Entwicklung.
Diese Bemühungen konzentrierten sich jedoch vorwiegend auf die Veränderung einzelner Gene oder Genfamilien. Hier zeigen Sulis und Kollegen, dass das strategische Multiplex-CRISPR-Editing von Genen der Monolignol-Biosynthese die Holzeigenschaften über das hinaus verbessert, was durch das Editing einzelner Gene oder Genfamilien erreicht werden kann.
Ein Plus von 228 Prozent
Die Autoren nutzten ihren Ansatz, um eine veränderte Holzzusammensetzung bei einer Pappelart zu erzeugen, bei der das CRISPR-Editing das Verhältnis von Kohlenhydraten zu Lignin im Holz um bis zu 228 Prozent gegenüber dem Wildtyp erhöht, was die Voraussetzungen für einen effizienteren Faseraufschluss schafft.
Darüber hinaus könnten Bäume, die so bearbeitet wurden, dass sie weniger Lignin enthalten, die Papierherstellung weniger umweltbelastend gestalten.
„Das bearbeitete Holz mildert einen wichtigen Engpass in der Faserproduktion (…) und könnte beispiellose betriebliche Effizienz, bioökonomische Möglichkeiten und Umweltvorteile mit sich bringen“, so die Autoren in ihrem Paper.
Gegen Ineffizienz im Glasfaserausbau: Die „Zero-Touch“-Lösung des OÖ-Startups fluctus
Der weltweite Glasfaserausbau floriert – doch auf lokaler Ebene bleiben oft Lücken und ineffiziente Systeme bestehen. Das österreichische Startup fluctus von Anna Kurpierz und Christian Sattlecker hat eine „Zero-Touch"-Lösung entwickelt, die offene Netze zentralisiert managen und den Markt für neue Anbieter öffnen soll.
Gegen Ineffizienz im Glasfaserausbau: Die „Zero-Touch“-Lösung des OÖ-Startups fluctus
Der weltweite Glasfaserausbau floriert – doch auf lokaler Ebene bleiben oft Lücken und ineffiziente Systeme bestehen. Das österreichische Startup fluctus von Anna Kurpierz und Christian Sattlecker hat eine „Zero-Touch"-Lösung entwickelt, die offene Netze zentralisiert managen und den Markt für neue Anbieter öffnen soll.
Der Bedarf an Bandbreite und enormen Datenvolumina steigt rasant. Doch während der globale Ausbau der physischen Infrastruktur voranschreitet, hinkt die digitale Verwaltung oft hinterher. Gerade kleine Regionen und lokale Netzerrichter stünden vor großen Herausforderungen. Zudem arbeiten mittelständische und große Unternehmen häufig mit starren, unzureichenden Systemen, denen es an Flexibilität fehlt, so die Erfahrung des fluctus-Gründerduos Anna Kurpierz und Christian Sattlecker.
fluctus mit End-to-End
„Wir haben bei unseren Projekten festgestellt, dass der österreichische Ausbau oft große Lücken hinterlässt – kleinen Regionen und Netzbetreibern fehlt der Zugang zu zukunftsträchtigen Technologien“, sagt Kurpierz. Um diese Lücken zu schließen, hat das oberösterreichische Startup ein von Grund auf neues Management-System für „Open-Access-Netze“ entwickelt.
Dabei setzt fluctus auf ein „New-Generation Open-Access-Tool“, das den Datenaustausch zentralisiert abwickelt. Das System funktioniert als reine „Zero-Touch“-Anwendung.
„Wir sind derzeit die Einzigen, die am europäischen Open-Access-Markt eine komplett zentralisiert managebare End-to-End-Lösung (E2E) anbieten“, erklärt die Gründerin weiter. „Da sämtliche Marktbegleiter von den Kunden eine Implementierung der Logiken in deren Netz voraussetzen.“
Der entscheidende Vorteil für Kunden sei hierbei, dass im Gegensatz zu Konkurrenzprodukten Netzbetreiber keine komplexen Logiken mehr selbst in ihr eigenes Netz implementieren müssten.
Wettbewerb steigern
„Ziel unseres Systems ist der Zugang zu einem offenen Netz für alle Breitbandteilnehmer“, so die Founderin weiter. „Einerseits wird damit der Wettbewerb unter den ‚Internet Service Providern‘ gesteigert und verbraucherseitig entsteht zudem ein Nutzen aus qualitativ hochwertigen Produkten, ein großer Pool aus Anbietern und Produkten sowie niedrigere Preise. Durch die Entstehung eines Polypols auf der Angebotsseite und den daraus entstehenden größeren Markt ergeben sich intensivere Preis- und Qualitätswettbewerbe.“
Zudem würden offene Netze einen fairen Zugang für alle Anbieter ermöglichen und an jedem Anschluss einheitliche Prozesse sowie technische Mindeststandards garantieren.
„Unser Produkt ist im Wesentlichen ein System für den Glasfaserausbau und -betrieb, welches als zero-touch Anwendung realisiert wird. Durch das ‚New-Generation Open Access Tool‘, welches den Datenaustausch zentralisiert abwickelt, kann eine vergleichbare Angebotslandschaft wie im Mobilfunk geschaffen werden – neben bestehenden Internet-Providern werden auch neue Anbieter im selben Netz entstehen“, erklärt Kurpierz. „Dies führt zu größerer Angebotsvielfalt, wettbewerbsfähigen Preisen und einer höheren Anschlussquote. Es entstehen somit auch neue Möglichkeiten für Discounter, Energy-Drink-Giganten bis hin zur kleinen IT-Firma, im Netz anzubieten.“
Zielgruppen von fluctus
Die Kernzielgruppe von fluctus umfasst Netzbesitzer (wie regionale Infrastrukturbetreiber) sowie große Technologieunternehmen. Ein typischer Use-Case ist der Zusammenschluss bislang getrennt strukturierter Regionen. Durch die Zentralisierung von Netz- und Betriebsprozessen sollen bestehende Infrastrukturen effizienter genutzt und neue Internet-Service-Provider nahtlos integriert werden.
Monetarisiert wird die Technologie über Dienstleistungs- und Wartungsverträge. Nach dem Prinzip „Grow with your business“ bietet fluctus drei flexible Modelle an, die ein E2E-Deployment und den laufenden Betrieb über das hauseigene OSS/BSS-Management-System umfassen. Die Preisgestaltung ist nach Unternehmensgröße gestaffelt. Zusätzlich wird pro Projekt beziehungsweise pro „Point of Presence“ (POP) eine Projektpauschale verrechnet, die sich nach der Größe des Projekts richtet.
Hürden überwunden
Die Entwicklung einer derart tiefgreifenden Technologie ist kapital- und ressourcenintensiv. Das Gründerteam stand beim Aufbau vor massiven Hürden, wie Kurpierz erklärt: „Die Entwicklung und Herstellung unseres Produktes hat hohe Investitionen, sogenannte CAPEX, erzeugt und unzählige Tests erfordert. Erschwerend kommt hinzu, dass es am Markt wenig ausgebildetes Personal in diesem Bereich gibt – die interne Weiterbildung in dieser Nische ist enorm zeitintensiv und führt daher zu höheren Kosten.“
Einen entscheidenden Durchbruch hierbei brachte aws Seedfinancing – Deep Tech. Die Förderung der Austria Wirtschaftsservice (aws) trug maßgeblich zur Marktreife der Technologie bei, wie die Gründerin erklärt. Zudem konnte das Startup das aws-Netzwerk nutzen, um strategisch wertvolle Kontakte zu knüpfen.
Mit einer fertigen Technologie im Rücken sind die nächsten Meilensteine klar definiert. In den kommenden Jahren möchte sich fluctus als etablierte Größe im DACH-Raum positionieren. Gleichzeitig treibt das Unternehmen die Erschließung weiterer internationaler Märkte voran.
Disclaimer: Der Artikel wurde in Kooperation mit der Austria Wirtschaftsservice (aws) umgesetzt
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