Der Tübinger Leibniz-Preisträger Lars Angenent lässt Kleinstlebewesen nützliche Dinge tun. Seine Forschung soll auch helfen, die Energiewende voranzubringen.
Sie sind ein bisschen zu früh dran“, sagt Lars Angenent. Der Wissenschaftler steht in seinem Büro im Geo- und Umweltforschungszentrum der Uni Tübingen und tippt etwas in den Laptop. Die Besucher bittet er, am Besprechungstisch Platz zu nehmen. „Ich mache nur noch schnell das hier fertig.“ Genau zur vereinbarten Zeit setzt er sich mit an den Tisch und ist bereit für ein Gespräch.
Der gebürtige Niederländer ist ein gefragter Mann – erst recht, seit er zu den Leibniz-Preisträgern des Jahres 2023 gehört. Mit 2,5 Millionen Euro ist der Leibniz-Preis der am höchsten dotierte deutsche Wissenschaftspreis. „So ein Preis ist eine tolle Sache“, sagt Lars Angenent. „Aber er bringt auch viel Arbeit mit sich.“ Schließlich will das Preisgeld, das nicht an die Forscher selbst geht, auch sinnvoll ausgegeben werden. Angenent will es vor allem nutzen, „um talentierte Leute einzustellen und ihnen die Freiheit zu geben, Neues zu entwickeln“.
Angenent ist Umweltbiotechnologe. Er beschäftigt sich mit Mikroben – also mit Bakterien und anderen Kleinstlebewesen, die in und um uns herum leben und sich für ganz unterschiedliche Zwecke nutzen lassen. Zu den bekanntesten Beispielen zählen die Hefen, die schon seit vielen Jahrhunderten zum Bierbrauen verwendet werden, oder Milchsäurebakterien zur Herstellung von Joghurt oder Sauerkraut.
An der Universität Wageningen studierte Angenent Umweltwissenschaften und verfasste zwei Masterarbeiten – eine in Umwelttechnik und eine in Mikrobiologie. „Besonders gut gefallen haben mir schon damals Bioreaktoren, in denen Mikroben etwas für uns tun“, erzählt er. „Man gibt Abfallstoffe hinein, und etwas Nützliches kommt heraus.“ Nach dem Masterabschluss ging er in die USA, 1998 promovierte er an der Iowa State University in Bioverfahrenstechnik.
Nach fast zwei Jahrzehnten Lehre und Forschung in den USA trat Angenent 2016 in Tübingen eine Humboldt-Professur an. Er kam zusammen mit seiner Frau Ruth Ley, die er in den USA kennengelernt hatte, und dem gemeinsamen Sohn. Die Biologin hatte bereits vor ihm eine Jobzusage aus Tübingen. Etwas später klappt es dann auch mit Angenents Professorenstelle. „Seit wir zusammen waren, haben wir uns immer als Paar am selben Ort beworben“, sagt er.
Auch Ruth Ley beschäftigt sich als Direktorin der Abteilung für Mikrobiologie am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen mit Bakterien, wobei ihr Schwerpunkt auf jenen Spezies liegt, die im menschlichen Körper leben. Es gibt aber auch gemeinsame Projekte. „Wir versuchen trotzdem, zu Hause nicht so viel über die Arbeit zu reden“, erzählt Angenent.
Im Regal seines schlichten Büros stehen Bücher über Mikrobiologie, Abwasserbehandlung oder Energieversorgung. Auf einem Schreibtisch an der Seite liegen kleine Stapel bedruckter Papiere ordentlich nebeneinander – wissenschaftliche Fachartikel und Ausarbeitungen. An einigen Stellen sind Konstruktionszeichnungen und Formeln zu erkennen. Daneben stehen Familienfotos.
Als er anfing, mit Mikroben zu arbeiten, hätten viele diese winzigen Lebewesen noch als eine Art Blackbox gesehen, erzählt Angenent. „Vorne gab man bestimmte Stoffe hinein, und hinten kamen andere heraus – ohne dass man genau wusste, was im Inneren der Mikroben passiert.“ Doch Angenent wollte es genauer wissen. Deshalb zog es ihn in die Grundlagenforschung. Seine Arbeit tangiert viele Fachgebiete wie Biochemie, Molekularbiologie und Genetik.
Mikroben wie Bakterien, Hefen oder Pilze sind für Bioverfahrenstechniker Chemiefabriken im Miniaturformat. „In unseren Projekten füttern wir sie mit Kohlenstoff, den jemand weggeworfen hat.“ Dieser Kohlenstoff kann zum Beispiel in Form organischer Verbindungen im Abwasser vorliegen – oder in Form von Kohlendioxid aus Abgasen. In Abhängigkeit von der Art der Mikroben und den gewählten Bedingungen lassen sich daraus ganz unterschiedliche neue Verbindungen auf Kohlenstoffbasis zusammenbauen.
Im Labor steht Angenent jetzt vor einem Metallregal, auf dem es von Behältern, Schläuchen, Pumpen und Messgeräten wimmelt. Digitalanzeigen informieren über Temperaturen, pH-Werte und Pumpendrehzahlen. In dieser Versuchsanlage produzieren Bakterien aus Molke – genauer gesagt aus dem darin enthaltenen Milchzucker – Milchsäure. In einem zweiten Schritt entsteht daraus Capronsäure. „Das ist ein Molekül mit sechs Kohlenstoffatomen, das man als Ausgangsstoff für weitere chemische Synthesen nutzen kann“, erklärt Angenent.
Ein Thema, das den Wissenschaftler intensiv beschäftigt, ist der nachhaltige Umbau der Energieversorgung. Dabei soll unter anderem klimaneutrales Methan helfen, das Bakterien in einem Bioreaktor aus dem Treibhausgas CO2 und grünem Wasserstoff produzieren. Das CO2 kann zum Beispiel direkt aus einer Industrieanlage oder auch aus einer Biogasanlage stammen, in der es als Nebenprodukt anfällt. Den Wasserstoff liefert eine Elektrolyseanlage, die mit Ökostrom betrieben wird. In Dänemark läuft bereits eine Versuchsanlage mit Windstrom.
Aber wäre es nicht sinnvoller, den Ökostrom zu verwenden, um damit zum Beispiel Elektroautos zu laden – ohne die Energieverluste, die bei der Umwandlung in Methan entstehen? „Wenn man nur den Wirkungsgrad betrachtet, schon“, sagt Angenent. Doch um die schwankende Stromproduktion von Wind- und Solaranlagen auszugleichen, brauche man auch chemische Energiespeicher wie Wasserstoff oder Methan.
„Das Methan hat den großen Vorteil, dass man es direkt in das bestehende Gasnetz einspeisen kann.“ So könne heimisches, klimaneutrales Gas einen Teil der weggefallenen Gaslieferungen aus Russland ersetzen. Das sei zumindest für eine Übergangszeit sinnvoll. Auf längere Sicht müssten industrielle Prozesse und Wärmeerzeugung dann weitgehend auf die direkte Nutzung von Ökostrom umgestellt werden.
Ähnliches schwebt Angenent für den Ernährungssektor vor. „Es ist nicht nachhaltig, zehn Milliarden Menschen über Nutztiere mit Proteinen zu versorgen.“ Wie es besser gehen könnte, zeigt ein Versuch in einer anderen Ecke des Labors: Dort entsteht aus CO2 und grünem Wasserstoff zunächst Essigsäure, die wiederum Hefezellen als Nahrung dient. Die von diesen gebildeten Proteine könnten dann zu eiweißreichen Nahrungsmitteln verarbeitet werden, sagt Angenent.
Wenn er über die klimagerechte Transformation der Gesellschaft spricht, ist zu spüren, dass hier jemand mit Leidenschaft bei der Sache ist. Manchmal fällt es schwer, den Redefluss des Mittfünfzigers mit Zwischenfragen zu unterbrechen. Frustriert es ihn denn nicht, dass nun ausgerechnet das langjährige Energiewende-Musterland Deutschland weltweit fossiles Flüssiggas einkauft und Kohlekraftwerke länger laufen lässt? „Natürlich ist das frustrierend“, räumt Angenent ein. Aber man könne Gesellschaft und Wirtschaft auch nicht überfordern. „Der ökologische Umbau kann nur schrittweise gelingen.“ Wenn die Wirtschaft zusammenbreche, seien die nötigen Investitionen nicht finanzierbar. Doch für die energiepolitischen Rahmenbedingungen seien andere zuständig. „Wir können nur die wissenschaftlichen Grundlagen liefern.“
Forscher dürften nicht nur an kurzfristigen Ergebnissen gemessen werden, betont der Leibniz-Preisträger. „Das meiste funktioniert nicht auf Anhieb. Und manchmal führt erst eine Panne zum Ziel.“ Angenent erzählt von einem Doktoranden, der einen Bioreaktor längere Zeit unbeaufsichtigt gelassen hatte. Dadurch war der pH-Wert – er gibt an, wie sauer oder basisch eine Flüssigkeit ist – stark gestiegen und eine neue Bakterienpopulation hatte sich herausgebildet. Anders als ihre Vorgänger konnten diese Mikroben Ketten aus acht Kohlenstoffatomen bilden, die sich besser als Ausgangsprodukt für einige chemische Synthesen eignen. „Ohne das Versäumnis des Doktoranden hätten wir das nicht herausgefunden.“
Neugier und die Lust, Dinge auszuprobieren, seien entscheidend für den wissenschaftlichen Fortschritt. „Ich fühle mich am wohlsten in Projekten, bei denen ich nicht weiß, was herauskommt oder ob es überhaupt ein Ergebnis geben wird.“ Wichtig ist Angenent aber auch die praktische Anwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse. So war er bereits an der Gründung von zwei Firmen beteiligt. Electrochaea beschäftigt sich mit der Synthese von klimaneutralem Methan und Capro-X mit der Aufbereitung von Molkereirückständen. „Vielleicht kommt ja noch ein drittes Unternehmen dazu“, sagt er.
Nach dem Besuch im Labor schaut er kurz auf die Uhr. Die geplanten anderthalb Stunden für die Presse sind vorbei. Lars Angenent bedankt sich für den Besuch und geht zurück in sein Büro. Dort wartet noch viel Arbeit auf den Herrn der Mikroben.
