Forscher auf der ganzen Welt suchen nach neuen Wegen, um Strom aus überschüssigem Kohlendioxid zu gewinnen, das einen kleineren Kohlenstoff-Fuß hinterlässt.
Überschüssiges Kohlendioxid in der Erdatmosphäre, das durch die weit verbreitete Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, ist die Haupttriebkraft des globalen Klimawandels, und Forscher auf der ganzen Welt suchen nach neuen Wegen, um Strom zu erzeugen, der einen kleineren Kohlenstoff-Fuß hinterlässt.
Forscher der University of Georgia haben nun einen Weg gefunden, das in der Atmosphäre eingeschlossene Kohlendioxid in nützliche Industrieprodukte umzuwandeln. Ihre Entdeckung könnte bald zur Entstehung von Biokraftstoffen führen, die direkt aus dem Kohlendioxid in der Luft hergestellt werden und für das Einfangen der Sonnenstrahlen und die Erhöhung der globalen Temperaturen verantwortlich sind.
Rauch aus Schornstein. Konzept der globalen Erwärmung. Bildnachweis: Shutterstock / Maxim Kulko
„Wir haben im Grunde genommen einen Mikroorganismus geschaffen, der mit Kohlendioxid genau das macht, was Pflanzen davon absorbieren und etwas Nützliches erzeugen“, sagte Michael Adams, Mitglied des UGA-Forschungsinstituts für Bioenergiesysteme, Georgia Power Professor für Biotechnologie und Distinguished Research Professor der Biochemie und Molekularbiologie am Franklin College of Arts and Sciences.
Während der Photosynthese wandeln Pflanzen mit Sonnenlicht Wasser und Kohlendioxid in Zucker um, den die Pflanzen zur Energiegewinnung verwenden, ähnlich wie der Mensch Kalorien aus der Nahrung verbrennt.
Diese Zucker können zu Brennstoffen wie Ethanol fermentiert werden. Es hat sich jedoch als außerordentlich schwierig erwiesen, die Zucker, die in den komplexen Zellwänden der Pflanze eingeschlossen sind, effizient zu extrahieren.
Michael Adams ist Mitglied des UGA-Forschungsinstituts für Bioenergiesysteme, Georgia Power-Professor für Biotechnologie und angesehener Forschungsprofessor für Biochemie und Molekularbiologie am Franklin College of Arts and Sciences.
"Was diese Entdeckung bedeutet, ist, dass wir Pflanzen als Mittelsmann entfernen können", sagte Adams, der Mitautor der Studie, die ihre Ergebnisse ausführlich beschreibt und am 25. März in der frühen Online-Ausgabe der Proceedings der National Academies of Sciences veröffentlicht wurde. „Wir können Kohlendioxid direkt aus der Atmosphäre gewinnen und in nützliche Produkte wie Kraftstoffe und Chemikalien umwandeln, ohne den ineffizienten Prozess des Pflanzenanbaus und der Gewinnung von Zucker aus Biomasse durchlaufen zu müssen.“
Möglich macht dies ein einzigartiger Mikroorganismus namens Pyrococcus furiosus oder „Rushing Fireball“, der durch die Zufuhr von Kohlenhydraten in den überhitzten Meeresgewässern in der Nähe geothermischer Quellen gedeiht. Durch die Manipulation des genetischen Materials des Organismus haben Adams und seine Kollegen eine Art P. furiosus geschaffen, der sich bei viel niedrigeren Temperaturen von Kohlendioxid ernähren kann.
Das Forscherteam verwendete dann Wasserstoffgas, um im Mikroorganismus eine chemische Reaktion zu erzeugen, bei der Kohlendioxid in 3-Hydroxypropionsäure, eine übliche Industriechemikalie zur Herstellung von Acryl und vielen anderen Produkten, eingebaut wird.
Mit anderen genetischen Manipulationen dieses neuen P. furiosus-Stammes könnten Adams und seine Kollegen eine Version entwickeln, die aus Kohlendioxid eine Vielzahl anderer nützlicher Industrieprodukte, einschließlich Kraftstoff, erzeugt.
Wenn der durch den P. furiosus-Prozess erzeugte Kraftstoff verbrannt wird, wird die gleiche Menge Kohlendioxid freigesetzt, die für seine Erzeugung verwendet wird. Dadurch wird er effektiv klimaneutral und ist eine viel sauberere Alternative zu Benzin, Kohle und Öl.
"Dies ist ein wichtiger erster Schritt, der als effiziente und kostengünstige Methode zur Herstellung von Kraftstoffen vielversprechend ist", sagte Adams. "In Zukunft werden wir den Prozess verfeinern und ihn in größerem Maßstab testen."
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