Schon gewusst? Mikrobenzusammenarbeit für eine grüne Chemie
Wie sich Chemikalien ganz ohne Öl und Gas produzieren lassen
Chemikalien aus der „Natur“: Mit Hilfe von Cyanobakterien und Meeresbakterien könnten zukünftig wichtige Bausteine für die chemische Industrie nur aus Licht und Kohlendioxid gewonnen werden - quasi zum „Nulltarif“. (Bildquelle: © CSIRO/ CC BY-SA 3.0)
Ein Forscherteam aus China ist vielleicht ein großer Durchbruch im Bereich der grünen Chemie gelungen. Sie haben ein kombiniertes mikrobielles Verfahren entwickelt, bei dem Sonnenenergie genutzt werden kann, um aus bereits in der Atmosphäre vorhandenem Kohlendioxid hochwertige Chemikalien herzustellen.
Zwei Mikrobenstämme arbeiten dazu Hand in Hand: Cyanobakterien, die Licht einfangen und aus Kohlendioxid und Sonnenenergie Zucker produzieren, und spezielle Meeresbakterien, die diesen Zucker weiterverarbeiten und in Grundchemikalien umwandeln. Die Zusammenarbeit der beiden Mikroorganismen ist weitaus effizienter als wenn nur ein Organismus die Aufgabe alleine übernehmen müsste.
Ein Zuckertransporter ernährt den „Chemikalienproduzent“
Das Forscherteam hat dafür die Bakterien genetisch modifiziert: Der Cyanobakterienstamm Synechococcus elongatus wurde durch den Einbau eines Zuckertransporter-Gens so verändert, dass er bei Verfügbarkeit von Licht und Kohlendioxid große Mengen Saccharose-Zucker ausscheidet.
Das neue mikrobielle Verfahren benötigt weder Öl noch Gas. „Qualmende Industrieschlote“ könnten bald der Vergangenheit angehören.
Bildquelle: © Pixource / Pixabay
Das Meeres-Bakterium Vibrio natriegens kann diesen Zucker dann als Energie- und Substratquelle nutzen. Die Forscher entwickelten verschiedene Stämme des Meeresbakteriums, die entweder Milchsäure als Grundstoff für Biokunstoffe, das für die chemische Industrie wichtige Lösungsmittel 2,3-Butandiol oder p-Cumarsäure und Melanin als „building blocks“ für die Synthese anderer chemischer Substanzen produzieren.
Keine Konkurrenz mit der Lebensmittelproduktion
Diese neue Technik könnte gleichzeitig zwei große Probleme lösen: Sie verhindert den weiteren Ausstoß von Treibhausgasen und bindet stattdessen Kohlendioxid in den Endprodukten. Die Chemikalienherstellung würde damit nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch ressourcen- und klimaschonender.
Grundchemikalien für die chemische Industrie könnten auch aus Pflanzen und damit aus der landwirtschaftlichen Produktion gewonnen werden. Doch das würde zumindest teilweise auf Kosten der Nahrungsmittelproduktion gehen. Die bakterielle Chemikalienproduktion würde diese Konkurrenzsituation vermeiden.
Quelle:
Li, Chaofeng et al. (2023): „A Highly Compatible Phototrophic Community for Carbon-Negative Biosynthesis.“ Angewandte Chemie Intl. Edition doi: 10.1002/anie.202215013
Zum Weiterlesen auf Pflanzenforschung.de:
- Aus CO2 wird „grünes Öl“ - Kohlenstoffgewinnung aus Kohlendioxid schont fossile Quellen
- Abfall sinnvoll nutzen - Grüne Alternativen für Plastik und Grundchemikalien
- Bakterien als Treibstoffproduzent
Titelbild: Chemikalien aus der „Natur“: Mit Hilfe von Cyanobakterien und Meeresbakterien könnten zukünftig wichtige Bausteine für die chemische Industrie nur aus Licht und Kohlendioxid gewonnen werden - quasi zum „Nulltarif“. (Bildquelle: © CSIRO/ CC BY-SA 3.0)
