{"id":101326,"date":"2021-11-30T07:18:00","date_gmt":"2021-11-30T06:18:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=101326"},"modified":"2021-11-29T12:17:06","modified_gmt":"2021-11-29T11:17:06","slug":"bakterien-als-klima-helden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/bakterien-als-klima-helden\/","title":{"rendered":"Bakterien als Klima-Helden"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Acetogene <\/em>sind eine Gruppe von Bakterien, die Formiat verstoffwechseln k\u00f6nnen. Sie bilden beispielsweise Essigs\u00e4ure \u2013 eine wichtige Basischemikalie. Manipuliert man diese Bakterien dahingehend, dass sie Ethanol oder Milchs\u00e4ure produzieren, lie\u00dfe sich eine umfassende Kreislaufwirtschaft f\u00fcr das Treibhausgas CO2<\/sub> realisieren. Damit der Prozess nachhaltig ist, wird das CO2<\/sub> direkt aus der Luft gewonnen und unter Verwendung von erneuerbarer Energie zu Formiat umgewandelt.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"Stefan
Stefan Pfl\u00fcgl im Labor. Links von ihm ein Bioreaktor. \u00a9 TU Wien<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Um herauszufinden, wie genau sich Formiat durch das\u00a0Acetobakterium woodii<\/em>\u00a0(kurz\u00a0A. woodii<\/em>) verwerten l\u00e4sst, untersuchte ein Team um Stefan Pfl\u00fcgl vom Institut f\u00fcr Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien, wie das Bakterium verschiedene Substrate \u2013 darunter auch Formiat \u2013 verstoffwechselt. Weiters schauten sich die Forschenden \u00fcber ein metabolisches Modell an, wie sich\u00a0A. woodii<\/em> gentechnisch ver\u00e4ndern lie\u00dfe, um andere Substanzen als Essigs\u00e4ure zu produzieren.<\/p>\n\n\n\n

Kreislaufwirtschaft f\u00fcr CO2<\/h3>\n\n\n\n

\u201eDie Wirtschaft der Zukunft muss kohlenstoffneutral sein\u201c, fordert Stefan Pfl\u00fcgl. Da Kohlenstoff jedoch ein wichtiger Bestandteil vieler Produkte ist \u2013 wie beispielsweise Kraftstoff oder Plastik \u2013 sollte das vorhandene CO2<\/sub> recycelt und in den Kreislauf zur\u00fcckgef\u00fchrt werden. Eine klimaneutrale M\u00f6glichkeit dazu ist, das CO2<\/sub> aus der Luft zu fixieren und mithilfe erneuerbarer Energie in Formiat umzuwandeln. Diese Verbindung aus Kohlen-, Sauer- und Wasserstoff kann schlie\u00dflich ein Grundbaustein der Bio\u00f6konomie sein. Vorteile von Formiat sind, dass es sich leicht transportieren l\u00e4sst und flexibel f\u00fcr die Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen verwendet werden kann. Die Herstellung dieser Stoffe kann mithilfe von acetogenen Bakterien erfolgen, die sich von Kohlenstoffverbindungen ern\u00e4hren und daraus Essigs\u00e4ure produzieren.<\/p>\n\n\n\n

Formiatverwertung durch A. woodii<\/em><\/h3>\n\n\n\n

Um Acetogene<\/em> f\u00fcr die Produktion von Rohstoffen zu nutzen, muss man deren Stoffwechsel und Physiologie verstehen. Zwar handelt es sich bei A. woodii <\/em>um einen Modellorganismus, das hei\u00dft, das Bakterium wurde bereits umfangreich untersucht, doch wollte das Forschungsteam eine vergleichende Beobachtung durchf\u00fchren. So untersuchten Stefan Pfl\u00fcgl und sein Team, wie sich Substrate wie Formiat, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder Fruktose auf den Stoffwechsel von A. woodii<\/em> auswirken.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDer gr\u00f6\u00dfte Unterschied, hervorgerufen durch die unterschiedlichen Substrate, besteht in der Energiemenge, die A. woodii<\/em> gewinnt\u201c, beobachtet Stefan Pfl\u00fcgl. Dies erkl\u00e4rt er wie folgt: \u201eAcetogene<\/em> sind wahre \u00dcberlebensk\u00fcnstler, die auch Substrate wie CO, CO2<\/sub> oder Formiat verstoffwechseln k\u00f6nnen. Dies ist darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren, dass Acetogene den wahrscheinlich \u00e4ltesten Stoffwechselweg f\u00fcr die CO2<\/sub>-Fixierung verwenden. So gelingt es ihnen auch, unter extremen Bedingungen und aus alternativen Nahrungsquellen genug Energie zum \u00dcberleben zu erzeugen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Damit sind Acetogene<\/em> nicht nur dazu f\u00e4hig, CO2<\/sub> zu verwerten, auch gehen sie dabei sehr effizient vor. Folglich muss nur wenig Energie aufgewendet werden, um CO2<\/sub> in Formiat umzuwandeln, das dann in die Basischemikalie Essigs\u00e4ure umgewandelt wird.<\/p>\n\n\n\n

Austausch \u00d6l-basierter Produkte<\/h3>\n\n\n\n

Um das volle Potenzial von A. woodii<\/em> auszusch\u00f6pfen, untersuchten die Forschenden au\u00dferdem, wie sich das Bakterium gentechnisch ver\u00e4ndern l\u00e4sst, um statt Essigs\u00e4ure Ethanol oder Milchs\u00e4ure zu produzieren. W\u00e4hrend Ethanol die Basis f\u00fcr Kraftstoff bildet, l\u00e4sst sich aus Milchs\u00e4ure biologisch abbaubarer Kunststoff herstellen. \u00d6l-basierte Stoffe k\u00f6nnten folglich durch nachhaltigere Alternativen ausgetauscht werden. \u201eDies w\u00e4re nicht nur im Sinne der Bio\u00f6konomie, auch k\u00f6nnten CO2<\/sub> und Kohlenmonoxid, die bei der Verbrennung von Kraft- oder Kunststoff entsteht, wieder zum Ursprungsprodukt werden,\u201c stellt Stefan Pfl\u00fcgl in Aussicht.<\/p>\n\n\n\n

Die Studie, die in der Fachzeitschrift \u201eMetabolic Engineering\u201c erschienen ist, gibt somit Aufschl\u00fcsse \u00fcber das, was Acetogene<\/em> wie A. woodii<\/em> unter bestimmten Bedingungen leisten k\u00f6nnen. Auf Basis der experimentellen Daten und unter Verwendung eines Modells entwickelten die Forschenden au\u00dferdem Strategien, wie sich A. woodii<\/em> gentechnisch manipulieren und f\u00fcr die Produktion weiterer Stoffe nutzen l\u00e4sst.<\/p>\n\n\n\n

Originalpublikation<\/h3>\n\n\n\n

Neuendorf, C. S., Vignolle, G. A., Derntl, C., Tomin, T., Novak, K., Mach, R. L., … & Pfl\u00fcgl, S. (2021). A quantitative metabolic analysis reveals Acetobacterium woodii<\/em> as a flexible and robust host for formate-based bioproduction. Metabolic Engineering, 68, 68-85. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.ymben.2021.09.004, \u00f6ffnet eine externe URL in einem neuen Fenster<\/a><\/p>\n\n\n\n

Kontakt<\/h3>\n\n\n\n

Dr. Stefan Pfl\u00fcgl
Institut f\u00fcr Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften
Technische Universit\u00e4t Wien
+43 1 58801 166484
stefan.pfluegl@tuwien.ac.at<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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