Der derzeitige Lebensstil der Menschheit verbraucht eine enorme Menge an Energie und Ressourcen, was zu einem hohen Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) führt und somit das Klima stark belastet. Eine vielversprechende Lösung, um dem entgegenzuwirken, ist die Rückgewinnung von Kohlenstoffdioxid aus Abfallströmen. Dadurch ließe sich ein geschlossener Kreislauf zur Wiederverwertung schaffen. Ein Team von Biotechnologen unter der Leitung von Prof. Dr. Dirk Tischler von der Ruhr-Universität Bochum hat in einem Perspektivartikel verschiedene Möglichkeiten für die Nutzung dieses zurückgewonnenen CO2s aufgezeigt.
Eine zirkuläre Bioökonomie
„Es geht uns um die Umstellung der Wirtschaft von Öl-basierten Prozessen auf nachhaltige, zirkuläre Bioökonomie“, bringt es Dirk Tischler auf den Punkt. Eine mögliche Methode zur Erreichung dieses Ziels ist die biotechnologische Umwandlung von sogenannten C1-Bausteinen. Dazu gehören Stoffe wie Methanol, Methan, Ameisensäure oder Kohlendioxid, die sich in nützliche Produkte der Wertschöpfungskette umwandeln lassen.
Ein Beispiel für einen solchen Prozess wäre das Erzeugen von Methanol aus CO2 oder nachwachsender Biomasse. „In Kombination mit klimafreundlicher Energieversorgung stellt dies eine nachhaltige C1-Quelle dar, die durch sogenannte methylotrophe Organismen – natürlich oder modifiziert – zur Biomassebildung oder Biosynthese von Wertstoffen genutzt werden kann“, erklärt Dirk Tischler. Eine weitere Option besteht darin, künstliche Stoffwechselwege zu entwerfen. Mit Hilfe der synthetischen Biologie wurden bereits zahlreiche enzymatische Methoden entwickelt, um CO2 zu fixieren und in wertvolle Bausteine umzuwandeln. Ein Beispiel dafür ist Pyruvat, das man für weitere biotechnologische Prozesse nutzen kann.
Den Kohlendioxidausstoß zu verringern, ist dringend notwendig.
Hürden und Synergien
„So kann man biobasierte Rohstoffströme oder Abgase nutzbar machen“, sagt Dirk Tischler. Auch wenn es bereits vielversprechende Ansätze gibt, befinden sich nicht alle Konzepte und Ideen auf dem Niveau der praktischen Anwendung oder gar der technischen Umsetzung. Insbesondere sind viele der auf C1-Bausteinen basierenden Prozesse noch zu teuer und somit nicht wirtschaftlich. In ihrem Artikel analysieren die Forschenden die bestehenden Hürden und potenziellen Synergien zwischen den verschiedenen Konzepten. Ihr Ziel ist es, die Entwicklung von Ideen zu fördern, die zur Etablierung von C1-basierten Wertschöpfungsketten beitragen, Umweltprobleme angehen, Treibhausgasemissionen minimieren und einen effizienteren Umgang mit Ressourcen ermöglichen.
Quelle
Ruhr-Universität Bochum (08/2025)
Publikation
Giovanni Davide Barone et al.: Industrial applicability of enzymatic and whole-cell processes for the utilization of C1 building blocks, in: Nature Communications, 2025, DOI: 10.1038/s41467-025-60777-3, https://www.nature.com/articles/s41467-025-60777-3