Forschung

Bakterien und Pflanzen als Müllfresser

Noch zwei Tage bis zu «Forschung direkt!», dem grossen Wissenschaftsfestival an der Universität Zürich-Irchel. Unipublic wirft kurz vor dem grossen Anlass ein letztes Schlaglicht auf das vielfältige Angebot an Ausstellungen, Führungen und Multimedia-Präsentationen – und erzählt von Tabakpflanzen, die nicht nur zum Paffen taugen.

Sascha Renner1 Kommentar

Pflanzen, die Schwermetalle aus dem Boden saugen und ihn so reinigen – nicht nur Fantasie. (Bild: sar)

Der Mensch droht an seinem eigenen Zivilisationsmüll zu ersticken. Dass dieser Müll bisweilen unsichtbar bleibt, macht ihn besonders perfid. Etwa dann, wenn er sich in Form von Schwermetallen im Boden anreichert. Dies geschieht hauptsächlich durch die metallverarbeitende Industrie, aber auch durch übermässige Düngung oder schadstoffhaltige Stäube in Stadt- und Industrienähe. Diese Schwermetall-verseuchten Böden können einem ganz schön den Appetit verderben – wenn die darin enthaltenen Schadstoffe über den Salat oder das Plätzli auf den Teller und in den Körper gelangen. Ernsthafte Krankheiten sind die möglichen Folgen. Und auch wenn bei uns gesetzliche Regelungen den Bodenschutz gewährleisten, so ist das Problem der kontaminierten Böden rund um den Globus noch längst nicht gelöst.

Schwermetalle bequem wie Gemüse ernten

Damit uns der Spass am Essen – und vor allem die Gesundheit – nicht verloren geht, suchen Wissenschaftler an der Universität Zürich nach einer Methode, vergiftete Böden wieder zu reinigen. Wie sie dies tun, zeigen sie am 5. und 6. Juni. An diesem Wochenende nämlich öffnet die Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät dem Publikum die Türen.

An einem der über siebzig Projektstände wird auch Professor Martinoia vom Institut für Pflanzenbiologie der Universität Zürich stehen. Er wird allen grossen und kleinen Neugierigen vorführen, wie verseuchte Böden einfach und ökologisch gereinigt werden können – mit Hilfe von Pflanzen, die schädliche Schwermetalle buchstäblich wie Schwämme aus dem Boden saugen. Einige Wildpflanzen verfügen nämlich über die erstaunliche Fähigkeit, giftige Schwermetalle über die Wurzeln aufzunehmen und in den Blättern abzulagern, ohne selbst daran zugrunde zu gehen. Dadurch kann die Schwermetall-Konzentration in diesen Pflanzen ein Zigfaches der Konzentration im Boden erreichen.

Wurzelwerk der Lupine: Die Haarwurzeln verfügen über die Fähigkeit, ein saures Klima zu schaffen, wodurch sich Nährstoffe und Schwermetalle aus dem Boden lösen. Die gelben Stellen zeigen diese Aktivität. (Bild: Enrico Martinoia, Botanisches Institut der Universit???t Z???rich)

Statt die Böden also wie bisher durch das kostspielige Abtragen von Humus zu «entgiften», so die Idee der Forscher, macht man sich dafür spezialisierte Pflanzen zu Nutze. Das Schwermetall-haltige Grün erntet man schliesslich und verbrennt es in Spezialöfen. Klingt einfach – wäre da nicht noch ein kniffliges Problem: Die Pflanzen, die Schwermetalle anreichern können, sind durchwegs klein und können dem Boden deshalb auch nur kleine Mengen von Schadstoffen entziehen. Zwanzig bis vierzig Jahre würde eine solche Sanierung dauern – zu lange. Die Forscher sind deshalb auf der Suche nach einer grösseren Pflanze. Beim Tabak sind sie möglicherweise fündig geworden. Ein Hefe-Gen, das die Wissenschaftler in den Tabak einschleusen, soll die Fähigkeit der Pflanze zur Anreicherung von Schwermetallen verbessern. Erste Ergebnisse sind vielversprechend: Die transgenen Tabakpflanzen sind offensichtlich toleranter gegenüber Schwermetallen und saugen auch mehr davon aus dem Boden in die Blätter.

Pflanzen mit einem Schwermetalltoleranzgen (links und rechts) wachsen deutlich besser auf Schwermetall-verseuchten Böden als herkömmliche (Mitte). Sie bringen damit eine der wesentlichen Voraussetzungen für die Nutzbarmachung von Pflanzen zur Reinigung von Böden mit. (Bild: Bild Enrico Martinoia, Botanisches Institut der Universit???t Z???rich)

Ebenfalls mit Müll der üblen Sorte schlägt sich Dr. Helmut Brandl vom Institut für Umweltwissenschaften herum: mit Elektroschrott und anderen Begleiterscheinungen unserer modernen Konsumgesellschaft – vom alten Computer über das Mobiltelefon bis hin zum Autokatalysator. Alle fallen sie in gigantischen Mengen an, in der Schweiz sind es allein 120'000 Tonnen pro Jahr. Und alle enthalten sie giftige Substanzen – Schwermetalle wie Cadmium, Quecksilber, Arsen und Blei –, die eine fachgerechte Entsorgung notwendig machen. Anderseits enthalten diese Geräte auch wertvolle Metalle wie Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium, die man gerne zurückgewinnen möchte.

Spezialisierte Bakterien (stäbchenförmig) wachsen auf metallhaltigem Staub, der aus dem Recycling von Elektronikgeräten stammt. Die Bakterien bilden Schwefelsäure, die zur Auflösung der festen Metalle führt. (Bild: Helmut Brandl, Institut f???r Umweltwissenschaften)

Wie diese Knacknuss auf ganz und gar biologischem Weg gelöst werden kann, wird Dr. Brandl in seinem mobilen Labor demonstrieren. In einem gläsernen Bioreaktor züchtet der Forscher ein bestimmtes Bakterium. Dieses «füttert» er mit einer deftigen Kost – mit metallhaltiger Schlacke oder einem geschredderten Katalysator, was ganz dem Gusto der winzigen Vielfrasse entspricht. Diese besitzen nämlich die natürliche Fähigkeit, die Metalle aus dem Schrott herauszulösen und sie auf diese Weise wiederverwertbar zu machen. Das Gute bei der biologischen Abfallbehandlung: weniger Energieverbrauch, weniger Emissionen und höhere Ausbeute als bei herkömmlichen Verfahren.

An der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Zürich suchen Forscherinnen und Forscher auf vielfältige Weise danach, die Probleme unserer Zeit zu lösen – sei dies mit Pflanzen, die Böden sanieren, oder mit Bakterien, die Autokatalysatoren «fressen». Die Faszination ihrer Arbeit machen sie an diesem Wochenende im Lichthof der Universität Zürich-Irchel fass- und erlebbar. Nicht verpassen.

Sascha Renner ist Redaktor des unijournals und freier Journalist.

1 Leserkommentar

H.R. Felix schrieb am Alles schon lange abgeklärt Es ist schon erstaunlich, wie über Jahre immer wieder dasselbe versucht wird. Im Schwerpunktprogramm Umwelt kamen wir in einer Gruppe mit Rainer Schulin (ETH) vor zehn Jahren zum Schluss, dass auch Pflanzen mit einem hohen Ertrag kaum je zur Sanierung gebraucht werden können. Man rechne einmal nach, wie hoch der Gehalt sein müsste!

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