{"id":93874,"date":"2021-08-17T07:26:00","date_gmt":"2021-08-17T05:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=93874"},"modified":"2021-09-09T21:01:26","modified_gmt":"2021-09-09T19:01:26","slug":"co2-als-rohstoff-fur-kunststoffe-und-co","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/co2-als-rohstoff-fur-kunststoffe-und-co\/","title":{"rendered":"CO2 als Rohstoff f\u00fcr Kunststoffe und Co."},"content":{"rendered":"\n

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Lichtmikroskopische Aufnahme von Zellen des gram-negativen Bakteriums Methylorubrum extorquens AM1.\u00a0 \u00a9 Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe gelangt verst\u00e4rkt CO2<\/sub>\u00a0in die Luft. Mittlerweile ist die CO2<\/sub>-Konzentration in der Erdatmosph\u00e4re bereits auf etwa 400 Parts per Million (ppm) gestiegen \u2013 das entspricht 0,04 Prozent. Zum Vergleich: Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts lag dieser Wert noch im Bereich von 280 ppm. Der hohe Anteil an Kohlenstoffdioxid wirkt sich deutlich auf das Klima aus. Seit dem 1. Januar 2021 werden die CO2<\/sub>-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Kraftstoffe daher bepreist \u2013 produzierende Unternehmen m\u00fcssen also f\u00fcr ihre CO2<\/sub>-Emissionen zahlen. Viele Betriebe suchen daher nach neuen Wegen. Wie lassen sich die Kosten, die mit der Bepreisung von CO2<\/sub>-Emissionen verbunden sind, senken? Wie kann man den CO2<\/sub>-Aussto\u00df durch biointelligente Prozesse reduzieren?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Katalytische Chemie und Biotechnologie \u2013 gewinnbringend verkn\u00fcpft<\/h3>\n\n\n\n

Ans\u00e4tze dazu entwickeln Forscherinnen und Forscher derzeit in den Projekten\u00a0EVOBIO<\/a>\u00a0und ShaPID am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Grenzfl\u00e4chen- und Bioverfahrenstechnik IGB. Beide Projekte bearbeiten sie im Verbund mit mehreren Fraunhofer-Instituten. \u00bbWir nutzen das CO2<\/sub>\u00a0als Rohstoffquelle\u00ab, sagt\u00a0Dr. Jonathan Fabarius<\/a>, Themenfeldleiter f\u00fcr die\u00a0Mikrobielle Katalyse<\/a>\u00a0am Fraunhofer IGB. \u00bbDazu verfolgen wir zwei Ans\u00e4tze: Erstens die heterogene chemische Katalyse, bei der wir das CO2<\/sub>\u00a0mit einem Katalysator zu Methanol umsetzen. Zweitens die Elektrochemie, mit der wir aus dem CO2<\/sub>\u00a0Ameisens\u00e4ure produzieren.\u00ab <\/p>\n\n\n\n

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Detailaufnahme eines Bioreaktors zur Anz\u00fcchtung gro\u00dfer Mengen Biomasse von M. extorquens AM1. \u00a9 Fraunhofer IGB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die Besonderheit liegt jedoch nicht allein in dieser CO2<\/sub>-basierten Methanol- und Ameisens\u00e4ureherstellung, sondern in der Kombination mit der Biotechnologie, genauer gesagt mit Fermentationen durch Mikroorganismen. Einfacher gesagt: Die Forscherinnen und Forscher stellen aus dem klimasch\u00e4dlichen Abfallprodukt CO2<\/sub>\u00a0zun\u00e4chst einmal Methanol und Ameisens\u00e4ure her. Diese nutzen sie wiederum als \u00bbFutter\u00ab f\u00fcr Mikroorganismen, die daraus weitere Produkte produzieren. Ein Beispiel f\u00fcr ein solches Produkt sind organische S\u00e4uren, die als Bausteine f\u00fcr Polymere verwendet werden \u2013 man k\u00f6nnte auf diese Weise CO2<\/sub>-basierten Kunststoff herstellen. Auch Aminos\u00e4uren lassen sich so produzieren, etwa als\u00a0 Nahrungserg\u00e4nzungs- oder Futtermittel.<\/p>\n\n\n\n

Der neuartige Ansatz bietet zahlreiche Vorteile. \u00bbWir k\u00f6nnen g\u00e4nzlich neue Produkte realisieren, aber auch den CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck klassischer Produkte verbessern\u00ab, konkretisiert Fabarius. W\u00e4hrend konventionelle chemische Prozesse viel Energie und teilweise toxische L\u00f6sungsmittel ben\u00f6tigen, lassen sich die Produkte mit Mikroorganismen bei milderen und energieeffizienteren Bedingungen produzieren \u2013 schlie\u00dflich wachsen die Mikroben in umweltfreundlicheren w\u00e4ssrigen L\u00f6sungen.<\/p>\n\n\n\n

\u00bbMetabolic Engineering\u00ab macht`s m\u00f6glich<\/h3>\n\n\n\n

Dabei nutzt das Forscherteam nicht nur nativ-methylotrophe Bakterien \u2013 also solche, die von Natur aus Methanol verwerten \u2013, sondern auch Hefen, die eigentlich kein Methanol verstoffwechseln k\u00f6nnen. Auch behalten die Forscherinnen und Forscher stets im Blick, ob neue interessante Organismen entdeckt werden und \u00fcberpr\u00fcfen diese auf ihre Eignung als \u00bbZellfabrik\u00ab. Doch wie stellen diese Mikroorganismen die Produkte eigentlich her? Und wie kann man beeinflussen, was sie produzieren? \u00bbIm Prinzip nutzen wir den Stoffwechsel des Mikroorganismus\u2018, um die Produktherstellung zu steuern\u00ab, erl\u00e4utert Fabarius. \u00bbDaf\u00fcr bringen wir Gene in die Mikroben ein, die den Bauplan f\u00fcr bestimmte Enzyme liefern \u2013 man spricht dabei auch von Metabolic Engineering.\u00ab Die Enzyme, die daraufhin im Mikroorganismus produziert werden, katalysieren wiederum die Herstellung eines bestimmten Produkts. Gene, die diese Produktion negativ beeinflussen k\u00f6nnten, schalten die Forscherinnen und Forscher hingegen gezielt aus. \u00bbIndem wir die eingeschleusten Gene variieren, k\u00f6nnen wir eine breite Palette an Produkten herstellen\u00ab, freut sich Fabarius.<\/p>\n\n\n\n

Das Forscherteam arbeitet an der gesamten Herstellungskette: Angefangen bei den Mikroorganismen \u00fcber die Genver\u00e4nderungen bis hin zum Hochskalieren der Produktion. W\u00e4hrend einige Herstellungsprozesse noch im Laborstadium sind, werden andere Produkte bereits in ersten Bioreaktoren mit einem Fassungsverm\u00f6gen von zehn Litern hergestellt. Was die industrielle Anwendung solcher Prozesse angeht, so sieht Fabarius diese eher mittel- bis langfristig \u2013 zehn Jahre seien ein realistischer Zeithorizont. Doch: Der Handlungsdruck auf die Industrie, neue Prozesse zu etablieren, nimmt zu.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe gelangt verst\u00e4rkt CO2\u00a0in die Luft. Mittlerweile ist die CO2-Konzentration in der Erdatmosph\u00e4re bereits auf etwa 400 Parts per Million (ppm) gestiegen \u2013 das entspricht 0,04 Prozent. Zum Vergleich: Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts lag dieser Wert noch im Bereich von 280 ppm. Der hohe Anteil an Kohlenstoffdioxid wirkt sich […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Kohlenstoffdioxid ist einer der Haupttreiber des Klimawandels \u2013 die CO2-Emissionen m\u00fcssen daher k\u00fcnftig sinken. Einen m\u00f6glichen Weg zur CO2-Reduktion zeigen Fraunhofer-Forschende auf: Sie nutzen das Klimagas als Rohstoff, etwa f\u00fcr Kunststoffe. Dazu stellen sie aus CO2 zun\u00e4chst Methanol und Ameisens\u00e4ure her, die sie via Mikroorganismen zu Bausteinen f\u00fcr Polymere und Co. umwandeln","footnotes":""},"categories":[5571],"tags":[10744,14120,13718,10743],"supplier":[649],"class_list":["post-93874","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-co2-based","tag-carboncapture","tag-catalysis","tag-methanol","tag-useco2","supplier-fraunhofer-institut-fuer-grenzflaechen-und-bioverfahrenstechnik-igb"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/93874","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=93874"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/93874\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=93874"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=93874"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=93874"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=93874"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}