Schon gewusst? Künstliche Photosynthese rettet Wälder
Aminosäureproduktion mit grünem Wasserstoff
Arbeiten an der künstlichen Photosynthese für eine umweltschonende Nahrungsmittelproduktion, v.l.: Doktorand Vivian Willers und Prof. Volker Sieber. (Bildquelle: © Otto Zellmer / TUM)
Aus grünem Wasserstoff und Kohlendioxid können ohne landwirtschaftlichen Flächenverbrauch Proteinbausteine produziert werden - das zeigt eine neue Studie der TU München.
Das Problem ist altbekannt: Immer mehr Menschen auf unserer Erde benötigen immer größere Mengen an Nahrungsmitteln. Und das steht im Widerspruch zum Ziel, die landwirtschaftliche Produktion umweltschonender zu machen. Die Abholzung großer Urwaldflächen in Südamerika für den Sojaanbau ist da nur ein Beispiel. Weltweit sind nach Angaben der Umweltorganisation WWF seit 1990 fast 2,4 Millionen Quadratkilometer Wald zerstört worden. Das entspricht mehr als der sechsfachen Fläche Deutschlands. Die Zerstörung natürlicher Ökosysteme für die Landwirtschaft gefährdet sowohl Artenreichtum als auch das Klima.
Ökostrom aus Sonnen- oder Windenergie als „Kraftstoff“
Der Strom für die Wasserstofferzeugung muss aus Windkraft oder Photovoltaik kommen – dann wird die künstliche Photosynthese eine nachhaltige Quelle für Aminosäuren.
Bildquelle: © Erich Westendarp / Pixabay
Wie es auch anders gehen könnte, zeigt ein neues Verfahren der Technischen Universität München (TUM). In einem zellfreien Bioprozess haben es die Wissenschaftler:innen geschafft, aus Wasserstoff und Kohlendioxid eine Aminosäure - L-Alanin - herzustellen. Dabei handelt es sich um ein Baustein von Proteinen und damit um ein wichtiges Nahrungsmittel. Der „grüne“ Wasserstoff wird dabei aus der Elektrolyse von Wasser mit Hilfe von Ökostrom produziert und hinterlässt daher keinen schädlichen CO2-Abdruck.
Das Zwischenprodukt Methanol wird anschließend mit synthetischen Enzymen in die Aminosäure umgewandelt. Diese Methode hat dieselben Ausgangsstoffe, mit dem auch Pflanzen ihre Photosynthese betreiben: Wasser und Kohlendioxid. Es handelt sich also quasi um eine künstliche Photosynthese.
Geringer Flächenverbrauch
Prof. Sieber von der TUM erläutert: „Im Vergleich zum Pflanzenanbau wird viel weniger Fläche benötigt, um die gleiche Menge an L-Alanin zu erzeugen, wenn die Energie dafür aus Solaranlagen oder Windkraft gewonnen wird. … Somit wird der Weg für einen niedrigeren ökologischen Fußabdruck der Landwirtschaft bereitet.“ Das Verfahren soll nun noch effizienter und auf die Produktion weiterer Aminosäuren ausgeweitet werden.
Quellen:
- Willers, V. P. et al. (2023): „Cell-free enzymatic L-alanine synthesis from green methanol“. In: Chem Catalysis, Volume 3, Issue 3 (2023). doi: 10.1016/j.checat.2022.100502
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Künstliche Photosynthese für umweltschonende Nahrungsmittelproduktion (Pressemitteilung der TUM, 28. April 2023)
Zum Weiterlesen auf Pflanzenforschung.de:
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Titelbild: Arbeiten an der künstlichen Photosynthese für eine umweltschonende Nahrungsmittelproduktion, v.l.: Doktorand Vivian Willers und Prof. Volker Sieber. (Bildquelle: © Otto Zellmer / TUM)
