K\u00f6nnten Bakterien in Zukunft helfen, Treibhausgase zu verwerten, statt sie in die Atmosph\u00e4re zu blasen? Ein europ\u00e4isches Forscherteam arbeitet daran, den Stoffwechsel von Bakterien, die sich von CO2 ern\u00e4hren, so umzupolen, dass sie Produkte bilden, die industriell genutzt werden k\u00f6nnen. Damit er\u00f6ffnen sich ganz neue Wege zur Wiederverwertung von Abgasen.<\/p>\n
Knapp 800 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid hat Deutschland im Jahr 2018 in die Umwelt emittiert. Mit dem Ziel der Klimaneutralit\u00e4t vor Augen werden in Zukunft Wege gefunden m\u00fcssen, diese Abgase zu vermeiden oder anderweitig zu nutzen. Doch wie k\u00f6nnte das geschehen? Eine M\u00f6glichkeit w\u00e4re, aus dem CO2 neue chemische Produkte herzustellen.<\/p>\n
In einem weltweit einzigartigen Verfahren tut das bereits die US-amerikanische Firma LanzaTech. Die Firma nutzt acetogene Bakterien, die die Abgase der Stahlindustrie in den Biokraftstoff Ethanol umwandeln: \u201eStatt die CO2-Emissionen aus dem Schornstein rauchen zu lassen, fangen wir sie auf und fermentieren sie in unserem Bioreaktor \u2013 genau wie in der Herstellung von Bier. Daraus machen wir dann Ethanol\u201c, erkl\u00e4rt die Unternehmenschefin Jennifer Holmgren den Vorgang der Gasfermentation.<\/p>\n
Bakterien werden auf CO2 \u201etrainiert\u201c<\/p>\n
Bislang wird Ethanol, das an der Tankstelle zum Beispiel als E10 verkauft wird, aus landwirtschaftlicher Biomasse hergestellt. Das Problem dabei: Die daf\u00fcr n\u00f6tigen Energiepflanzen wie Mais oder Raps brauchen viel Platz und werden in der Regel in riesigen Monokulturen angebaut. Fast 21 Prozent der deutschen Ackerbaufl\u00e4che, insgesamt 2,45 Millionen Hektar, dienten 2018 der Biomasseerzeugung \u2013 diese Fl\u00e4che fehlt wiederrum f\u00fcr die Lebensmittelproduktion.<\/p>\n
Doch mikrobiologische Verfahren wie die Gasfermentation er\u00f6ffnen neue Wege, auf den gro\u00dffl\u00e4chigen Anbau von Biomasse f\u00fcr die Ethanol-Produktion zu verzichten und es stattdessen aus bestimmten Industriegasen\u00a0 herzustellen.<\/p>\n
Der Schl\u00fcssel dazu sind acetogene Bakterien. Forschern ist es gelungen, ihren Stoffwechsel so umzuprogrammieren, dass sie sich anstelle von Kohlenhydraten von Wasserstoff und CO2 ern\u00e4hren. Allerdings ist das ein karges Mahl f\u00fcr die Bakterien. Sie m\u00fcssten \u201etrainiert\u201c werden, um aus dem Kohlenstoff andere Stoffe zu produzieren, erkl\u00e4rt Professor Volker M\u00fcller von der Johann-Wolfgang-Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt. Zusammen mit Kollegen der Universit\u00e4ten Nottingham, Ulm und Toulouse forscht der Mikrobiologe an den CO2-fressenden Bakterien. \u201eWir sind dabei, diesen Prozess zu optimieren, indem wir die Bakterien genetisch ver\u00e4ndern\u201c, so M\u00fcller.<\/p>\n
Begehrte Industrie-Chemikalien herstellen<\/p>\n
Ziel sei es, mithilfe der Bakterien Stoffe herzustellen, die in der Industrie stark gefragt sind. Die sogenannte \u201e3-Hydroxypropions\u00e4ure\u201c ist so ein Stoff. Die S\u00e4ure kann in diversen Zwischenschritten ebenfalls aus Wasserstoff und CO2, wahlweise auch aus Kohlenstoffmonoxid, gewonnen werden. Sie dient unter anderem zur Herstellung von Acryls\u00e4ure und verwandter Stoffe, die einen Milliardenmarkt versprechen.<\/p>\n
Bislang ist das allerdings erst unter Laborbedingungen und in kleinem Ma\u00dfstab m\u00f6glich. \u201eDie Ausbeute des Endproduktes ist noch ziemlich gering, wir k\u00f6nnen 3-Hydroxypropions\u00e4ure nicht tonnenweise herstellen. Aber wir haben gezeigt, dass das m\u00f6glich ist\u201c, sagt der Mikrobiologe M\u00fcller.<\/p>\n
Mithilfe der bakteriellen Helfer k\u00f6nnten auch Bioplastiken, die derzeit noch aus erneuerbaren Rohstoffen wie Maisst\u00e4rke hergestellt werden, erzeugt werden. Dann w\u00fcrden nicht nur Emissionen verwendet, sondern wie im Fall der Biokraftstoffe auch das Problem der gro\u00dffl\u00e4chigen Biomasseproduktion gemindert werden. Allerdings sind diese Vorg\u00e4nge bisher nur im Labormassstab m\u00f6glich. Sollte es gelingen, den bakteriellen Stoffwechsel weiter zu optimieren, k\u00f6nnten die Ausbeuten erh\u00f6ht werden, erkl\u00e4rt M\u00fcller.<\/p>\n
Derzeit arbeitet der Forscher daran, die Energiebilanz seiner Bakterien zu verbessern, damit im Prozess gr\u00f6\u00dfere Mengen des Endprodukts 3-Hydroxypropions\u00e4ure entstehen.\u00a0 Gleichzeitig untersucht er in einem anderen Projekt, wie sich die begehrte S\u00e4ure auch aus Methanol herstellen l\u00e4sst \u2013 ebenfalls durch bakteriellen Stoffwechsel. Die M\u00f6glichkeit, den Stoffwechsel von Bakterien auf CO2 umzustellen, birgt also weiterhin viel Potential. Eine grundlegende Reduktion der CO2-Emissionen ersetzt das dennoch nicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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