Ein Forschungsteam der Pennsylvania State University hat eine neue Art von Hochleistungsfaser auf Basis von Fermentationsnebenprodukten entwickelt. Diese Technologie verspricht, gleichzeitig die globale Ernährungsunsicherheit und die Umweltbelastung durch die Fast-Fashion-Industrie zu verringern. Untersuchungen zeigen, dass Hefebiomasse (die Proteine, Lipide und Zucker enthält), die bei der Bier-, Wein- und Pharmaproduktion anfällt, durch innovative Verfahren in Fasermaterialien umgewandelt werden kann, die fester sind und eine geringere Umweltbelastung als Naturfasern aufweisen.

Hefebiomasse, die traditionell als Abfallprodukt gilt, kann mithilfe einer vom Team entwickelten Proteinpolymerisationstechnologie verarbeitet werden. Dabei werden Aggregate gewonnen, die natürlichen Amyloidproteinen ähneln und anschließend zu Endlosfasern versponnen werden können. Diese Faser zeichnet sich nicht nur durch eine höhere Festigkeit als Wolle aus, sondern ermöglicht auch das Recycling von 99,6 % des in ihrer Produktion verwendeten Lösungsmittels, wodurch praktisch keine Treibhausgasemissionen entstehen. In einer Pilotproduktion in einem deutschen Werk erreichte das Team eine erfolgreiche Validierung im großen Maßstab mit über 100 Stunden Dauerbetrieb und einer Ausbeute von über 450 kg pro Kilogramm. Lebenszyklusanalysen zeigen, dass die Stückkosten bei nur 6 US-Dollar pro Kilogramm liegen (verglichen mit 10–12 US-Dollar für Wolle) und der Wasser- und Landverbrauch deutlich geringer ist als bei Baumwolle – die Produktion von 1 kg Faser benötigt nur ein Tausendstel des Wassers von Baumwolle, und sie kann weltweit etwa 35,6 Millionen Hektar Ackerland freisetzen (fast 40 % davon befinden sich in Ländern mit Nahrungsmittelknappheit wie Indien).

„So wie die Menschen vor 11.000 Jahren Schafe domestizierten, um Wolle zu gewinnen, nutzen wir heute die Biotechnologie, um Hefe zur Faserproduktion zu ‚domestizieren‘“, verglich Professor Melik Demirel, der Leiter des Projekts, den Vorgang. Er wies darauf hin, dass weltweit 733 Millionen Menschen von Ernährungsunsicherheit betroffen sind und der Baumwollanbau erhebliche Ressourcen verbraucht, die für die Nahrungsmittelproduktion genutzt werden könnten. Indien beispielsweise verfügt über fast 40 % der weltweiten Baumwollanbaufläche, zählt aber gleichzeitig zu den Ländern mit „schwerem Hunger“. Die Verlagerung der Faserproduktion von der Landwirtschaft in die Industrie könnte jährlich Hunderte Millionen Kubikmeter Wasser und Dutzende Millionen Hektar Land einsparen und damit das UN-Ziel „Null Hunger“ direkt unterstützen.

Die Technologie ist patentiert und wird über das Spin-off-Unternehmen Tandem Repeat Technologies vermarktet. Dessen Online-Marke Sonachic erforscht Marktanwendungen und plant, biologisch abbaubare, fermentierte Fasern auf den Markt zu bringen. „Dies ist nicht nur ein Durchbruch in der Materialwissenschaft, sondern eine Revolution in der Ressourcenverteilung“, betonte Demirel. „Durch Bioproduktion können wir unseren Faserbedarf decken und gleichzeitig sicherstellen, dass die wachsende Weltbevölkerung ernährt werden kann.“

Weitere Informationen: Der Einfluss der Bioproduktion von Proteinfasern auf die Erreichung einer nachhaltigen Entwicklung, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025).