TU Wien

bakterien als klimahelden

Österreich emittierte 2019 knapp 80 Millionen tonnen Co2-ÄquivalentE Treibhausgase.

Text: Foto: TU Wien

Der Weg des Kohlenstoffdioxids endet dabei meist dort, wo es ausgestoßen wird. Allerdings ist CO2 mehr als ein Abfallprodukt – es kann als Ressource verwendet und in den Kreislauf zurückgeführt werden. Eine entscheidende Rolle könnten hier Acetogene spielen. Sie sind eine Gruppe von Bakterien, die Essigsäure bildet. Dazu verstoffwechseln sie u. a. die chemische Verbindung Formiat, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff besteht. Formiat kann wiederum aus CO2 hergestellt werden, das unter Verwendung von erneuerbarer Energie aus der Luft gewonnen und umgewandelt wird. Der Einsatz von erneuerbarer Energie ist hier essenziell, da ansonsten neue CO2-Emissionen entstehen würden.

Um herauszufinden, wie genau sich Formiat durch das Acetobacterium woodii (kurz A. woodii) verwerten lässt, untersuchte ein Team um Stefan Pflügl vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU Wien, wie das Bakterium verschiedene Substrate verstoffwechselt. Um Acetogene für die Produktion von Rohstoffen zu nutzen, ist dieses Verständnis essenziell. Was die Forschenden wussten: Acetogene sind wahre Überlebenskünstler. „Dies ist darauf zurückzuführen, dass Acetogene den wahrscheinlich ältesten Stoffwechselweg für die CO2-Fixierung verwenden. So gelingt es ihnen auch, unter extremen Bedingungen und aus alternativen Nahrungsquellen genug Energie zum Überleben zu erzeugen“, erklärt Pflügl.

In einem weiteren schritt untersuchten pflügl und sein team, wie sich A. woodii genetisch manipulieren lässt, um auch andere Substanzen als Essigsäure produzieren zu können. Manipuliert man die Bakterien dahingehend, dass sie anstelle von Essigsäure Ethanol oder Milchsäure produzieren, ließe sich eine umfassende Kreislaufwirtschaft für das Treibhausgas CO2 realisieren. Während Ethanol die Basis für Kraftstoff bildet, lässt sich aus Milchsäure biologisch abbaubarer Kunststoff herstellen. Öl-basierte Stoffe könnten so durch nachhaltigere Alternativen ausgetauscht werden. „Dies wäre nicht nur im Sinne der Bioökonomie, auch könnten CO2 und Kohlenmonoxid, die bei der Verbrennung von Kraft- oder Kunststoff entstehen, wieder zum Ursprungsprodukt werden“, so Pflügl.

Dies ist wichtig, denn „die Wirtschaft der Zukunft muss kohlenstoffneutral sein“. Da Kohlenstoff jedoch ein wichtiger Bestandteil vieler Produkte ist – wie etwa Kraftstoff oder Plastik – muss dafür das vorhandene CO2 recycelt und in den Kreislauf zurückgeführt werden. Formiat kann ein Grundbaustein der Bioökonomie sein, da es sich leicht transportieren und flexibel für die Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen verwenden lässt.

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