{"id":320019,"date":"2021-12-01T10:57:46","date_gmt":"2021-12-01T09:57:46","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=320019"},"modified":"2021-12-01T10:57:46","modified_gmt":"2021-12-01T09:57:46","slug":"acetogene-bakterien-koennten-alternativen-zu-erdoelbasierten-kunststoffen-liefern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/acetogene-bakterien-koennten-alternativen-zu-erdoelbasierten-kunststoffen-liefern\/","title":{"rendered":"Acetogene Bakterien k\u00f6nnten Alternativen zu erd\u00f6lbasierten Kunststoffen liefern"},"content":{"rendered":"\n

Kohlendioxid ist ein nat\u00fcrlich auftretendes Spurengas der Erdatmosph\u00e4re und spielt eine entscheidende Rolle f\u00fcr das Erdklima. Die Konzentration steigt insbesondere durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und hat sich seit Beginn der Industrialisierung dramatisch erh\u00f6ht. Dadurch erw\u00e4rmt sich die Erde st\u00e4rker, als es der Pflanzen- und Tierwelt zutr\u00e4glich ist. Um die Erderw\u00e4rmung bis 2050 auf +1,5 Grad im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter zu begrenzen, reicht es nicht, die CO2<\/sub>-Emissionen blo\u00df zu reduzieren. Laut Weltklimarat<\/a> muss der Atmosph\u00e4re auch aktiv CO2<\/sub> entzogen werden.\u00a0Acetogene Bakterien k\u00f6nnten dar\u00fcberhinaus CO2<\/sub>-basierte Rohstoffe hervorbringen.<\/p>\n\n\n\n

CO2<\/sub>-basierte Technologien<\/h3>\n\n\n\n

Pflanzen, Algen sowie manche Bakterien und Archaeen wandeln CO2<\/sub> durch Fixierung (Kohlenstoffdioxid-Assimilation) in Biomasse um. Ein Vorgang, der die Forschung inspiriert. Denn mit Technologien, die auf dem Rohstoff CO2<\/sub> basieren, k\u00f6nnte man den Kohlenstoff wieder in den Kreislauf zur\u00fcckf\u00fchren – indem man erd\u00f6lbasierte Stoffe wie Kraftstoff oder Plastik mit nachhaltigeren Alternativen ersetzt. \u201eDies w\u00e4re nicht nur im Sinne der Bio\u00f6konomie, auch k\u00f6nnten CO2<\/sub> und Kohlenmonoxid, die bei der Verbrennung von Kraft- oder Kunststoff entstehen, wieder zum Ursprungsprodukt werden,\u201c sagt Dr. Stefan Pfl\u00fcgl<\/a> vom Institut f\u00fcr Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften<\/a><\/em> an der TU Wien<\/a><\/em>. Er und sein Team m\u00f6chten acetogene Bakterien nutzen, um CO2 aus der Luft in Kunststoff und Treibstoff  umzuwandeln. <\/p>\n\n\n\n

klimaneutraler Ansatz<\/h3>\n\n\n\n

Eine R\u00fcckf\u00fchrung von CO2<\/sub> bedingt dessen Verstoffwechselung und eben das ist Gegenstand einer aktuellen Studie, die das Team k\u00fcrzlich in der Fachzeitschrift Metabolic Engineering<\/em> ver\u00f6ffentlichten. Darin beschreiben sie, wie sich verschiedene Substrate auf den Stoffwechsel des acetogenen Bakteriums A. woodii<\/em> auswirkt. Weiters beschreiben sie, wie man das Bakterium gentechnisch manipulieren kann, um Stoffe zu gewinnen, mit denen sich eine umfassende Kreislaufwirtschaft f\u00fcr das Treibhausgas CO2<\/sub> realisieren lie\u00dfe. <\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> Mit genver\u00e4nderten Bakterien zu CO2<\/sub>-neutralen Kraftstoffen<\/a><\/p>\n\n\n\n

CO2<\/sub> Verwertungsm\u00f6glichkeiten gibt es unz\u00e4hlige, aber in jedem Fall wird Energie ben\u00f6tigt. Die Technologie ist nur nachhaltig, wenn es auch die ben\u00f6tigte Energie ist, sagt Pfl\u00fcgl. Sein Modell basiert auf  einem klimaneutralen Ansatz, bei dem man erst CO2<\/sub> aus der Luft gewinnt, um es dann mithilfe erneuerbarer Energie in Salze und Ester (Formiat) umwandeln zu k\u00f6nnen. Formiat ist eine Verbindung aus Kohlen-, Sauer- und Wasserstoff, die sich leicht transportieren und flexibel f\u00fcr die Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen anwenden l\u00e4sst. Mit diesen Eigenschaften k\u00f6nnte Formiat zu einem Grundbaustein der Bio\u00f6konomie werden, so die Forscher.<\/p>\n\n\n\n

CO2<\/sub> Verwertungsm\u00f6glichkeiten gibt es unz\u00e4hlige, aber in jedem Fall wird Energie ben\u00f6tigt. Die Technologie ist nur nachhaltig, wenn auch die ben\u00f6tigte Energie nachhaltig ist.<\/p>Dr. Stefan Pfl\u00fcgl, Institut f\u00fcr Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften<\/em> an der TU Wien<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Acetogene Bakterien<\/h3>\n\n\n\n

Erst in Form von Formiat kann das CO2<\/sub> verstoffwechselt werden \u2013 und zwar mit acetogenen Bakterien. Das ist eine sehr spezielle Art von Bakterien, die sich von Kohlenstoffverbindungen ern\u00e4hrt und daraus Essigs\u00e4ure produziert. Konkret untersuchten die Forscher das Acetobakterium woodii<\/em> (A. woodii), das schon f\u00fcr die Umwandlung von Formiat in Essigs\u00e4ure verwendet wird. Sie nutzten den schon gut erforschten Modellorganismus um herauszufinden, wie genau sich Formiat durch A. woodii verwerten l\u00e4sst. Dazu f\u00fchrten sie eine vergleichende Beobachtung durch und analysierten die Auswirkung verschiedener Substrate auf den Stoffwechsel von A. woodii<\/em>. Neben Formiat wurden auch Substrate wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Fruktose getestet. <\/p>\n\n\n\n

\u00c4ltester Stoffwechselweg<\/h3>\n\n\n\n

Der gr\u00f6\u00dfte Unterschied, der sich in der Verstoffwechselung der  unterschiedlichen Substrate zeigte, war die Energiemenge, die A. woodii<\/em> daraus gewinnen konnte. Dies erkl\u00e4rt Pfl\u00fcgl wie folgt: \u201eAcetogene <\/em>sind wahre \u00dcberlebensk\u00fcnstler, die auch Substrate wie CO, CO2<\/sub> oder Formiat verstoffwechseln k\u00f6nnen. Dies ist darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren, dass Acetogene den wahrscheinlich \u00e4ltesten Stoffwechselweg f\u00fcr die CO2<\/sub>-Fixierung verwenden. So gelingt es ihnen auch, unter extremen Bedingungen und aus alternativen Nahrungsquellen genug Energie zum \u00dcberleben zu erzeugen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Damit sind Acetogene<\/em> nicht nur f\u00e4hig, CO2<\/sub> zu verwerten, sie gehen dabei auch sehr effizient vor. Folglich muss nur wenig Energie aufgewendet werden, um CO2<\/sub> in Formiat umzuwandeln, das dann weiter in die Basis-Chemikalie Essigs\u00e4ure umgewandelt wird.<\/p>\n\n\n\n

Gentechnische Ver\u00e4nderung <\/h3>\n\n\n\n

Auf Basis dieser experimentellen Daten  untersuchten die Forschenden, wie man das Bakterium gentechnisch ver\u00e4ndern kann, um statt Essigs\u00e4ure Ethanol oder Milchs\u00e4ure zu produzieren. Denn mit diesen Stoffen lie\u00dfe sich eine umfassende Kreislaufwirtschaft f\u00fcr das Treibhausgas CO2<\/sub> realisieren. Aus Milchs\u00e4ure k\u00f6nnte man biologisch abbaubaren Kunststoff herstellen und aus Ethanol Kraftstoff. <\/p>\n\n\n\n

Die Milchs\u00e4ure wird fermentativ hergestellt und anschlie\u00dfend aus der fl\u00fcssigen Br\u00fche aufgereinigt und zu Poly-Milchs\u00e4ure<\/em> (poly-lactic acid (PLA)) umgesetzt. PLA hat \u00e4hnliche Eigenschaften wie die derzeit dominierenden Kunststoffe Polystyrol, Polypropylen und Polyethylen<\/em>. PLA hat eine Reihe von Vorteilen. Zum Beispiel erm\u00f6glicht es beim 3D Druck eine reduzierte Drucktemperatur und verl\u00e4ngert beim Verpacken von frischem Gem\u00fcse die Haltbarkeit. Anwendung k\u00f6nnte es zum Beispiel auch im biomedizinischen Bereich finden, wo Objekte wie Stents, Platten, Schrauben, et cetera hergestellt werden k\u00f6nnten. <\/p>\n\n\n\n

CO2<\/sub>-Gewinnung aus der Luft <\/h3>\n\n\n\n

F\u00fcr die CO2<\/sub>-Gewinnung aus der Luft gibt es verschiedene Technologien. Allen gemeinsam ist das Ansaugen von Luft. Die Abtrennung von CO2<\/sub> aus der Luft kann dann entweder \u00fcber einen Adsorptions-Desorptionsprozess ablaufen oder \u00fcber die Anstr\u00f6mung von Plastikoberfl\u00e4chen. Letztere werden zus\u00e4tzlich mit Kaliumhydroxid \u00fcberstr\u00f6mt, um CO2<\/sub>schlussendlich in Carbonatsalze umzuwandeln. Letzter Methode wird von Carbonengineering <\/a>in Kanada eingesetzt.<\/p>\n\n\n\n

Hochselektives Filtermaterial <\/h3>\n\n\n\n

Ein prominentes Beispiel f\u00fcr einen Adsorptions-Desorptionsprozess liefert das Schweizer Institut Climeworks<\/a>, das CO2<\/sub>-Kollektoren mit einem hochselektiven Filtermaterial einsetzt, um Kohlendioxid in einem zweistufigen Verfahren selektiv darin aufzufangen. Dabei wird die Luft mit einem Ventilator in den Kollektor gesaugt und das Kohlendioxid an der Oberfl\u00e4che des Filtermaterials abgefangen. Nachdem das Filtermaterial mit Kohlendioxid gef\u00fcllt ist, wird der Kollektor geschlossen und die Temperatur auf 80 bis 100 Grad Celsius erh\u00f6ht. Dadurch wird das Kohlendioxid freigesetzt und kann schlie\u00dflich in hochreiner, hochkonzentrierter Form aufgefangen werden.<\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> Steigende CO2-Emissionen aufgrund zunehmendem Gebrauchs von Kunststoff<\/a><\/p>\n\n\n\n

Publikation<\/strong>: <\/p>\n\n\n\n

Neuendorf, C. S., Vignolle, G. A., Derntl, C., Tomin, T., Novak, K., Mach, R. L., … & Pfl\u00fcgl, S. (2021). A quantitative metabolic analysis reveals Acetobacterium woodii<\/em> as a flexible and robust host for formate-based bioproducti<\/a>on. Metabolic Engineering, 68, 68-85.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Kohlendioxid ist ein nat\u00fcrlich auftretendes Spurengas der Erdatmosph\u00e4re und spielt eine entscheidende Rolle f\u00fcr das Erdklima. Die Konzentration steigt insbesondere durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und hat sich seit Beginn der Industrialisierung dramatisch erh\u00f6ht. Dadurch erw\u00e4rmt sich die Erde st\u00e4rker, als es der Pflanzen- und Tierwelt zutr\u00e4glich ist. Um die Erderw\u00e4rmung bis 2050 auf +1,5 […]<\/p>\n","protected":false},"author":1688,"featured_media":515103,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"advgb_blocks_editor_width":"","advgb_blocks_columns_visual_guide":"","footnotes":""},"categories":[25213],"tags":[114640,99364,114643,114646,100036,114649,31068,39148,29860,35254],"location":[28185],"article_type":[],"serie":[],"archives":[],"internal_archives":[],"reboot-archive":[],"class_list":["post-320019","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-nachhaltigkeit-de","tag-acetogene-bakterien-de","tag-biooekonomie-de","tag-carbon-capture-de","tag-carbon-engineering-de","tag-climeworks-de-de","tag-kanada-de","tag-osterreich-de","tag-schweiz-de","tag-tu-wien-de","tag-wien-de","location-oesterreich"],"blocksy_meta":[],"acf":{"subtitle":"Acetogene Bakterien k\u00f6nnten CO2 in Kunststoff und Treibstoff umwandeln \u2013 das bewiesen Forscher an der TU Wien. Damit lie\u00dfe sich eine kohlenstoffneutrale Kreislaufwirtschaft etablieren. ","text_display_homepage":false},"author_meta":{"display_name":"Hildegard Suntinger","author_link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/author\/hildegard-suntinger\/"},"featured_img":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-content\/uploads\/2022\/04\/rtngIdYa-00_ART_Verstoffwechselung-von-CO2.jpg","coauthors":[],"tax_additional":{"categories":{"linked":["Nachhaltigkeit<\/a>"],"unlinked":["Nachhaltigkeit<\/span>"]},"tags":{"linked":["Acetogene Bakterien<\/a>","Bio\u00f6konomie<\/a>","Carbon Capture<\/a>","Carbon Engineering<\/a>","Climeworks<\/a>","Kanada<\/a>","\u00d6sterreich<\/a>","Schweiz<\/a>","TU Wien<\/a>","Wien<\/a>"],"unlinked":["Acetogene Bakterien<\/span>","Bio\u00f6konomie<\/span>","Carbon Capture<\/span>","Carbon Engineering<\/span>","Climeworks<\/span>","Kanada<\/span>","\u00d6sterreich<\/span>","Schweiz<\/span>","TU Wien<\/span>","Wien<\/span>"]}},"comment_count":"0","relative_dates":{"created":"Posted 4 years ago","modified":"Updated 4 years ago"},"absolute_dates":{"created":"Posted on December 1, 2021","modified":"Updated on December 1, 2021"},"absolute_dates_time":{"created":"Posted on December 1, 2021 10:57 am","modified":"Updated on December 1, 2021 10:57 am"},"featured_img_caption":"","series_order":"","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/320019","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1688"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=320019"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/320019\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media\/515103"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=320019"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=320019"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=320019"},{"taxonomy":"location","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/location?post=320019"},{"taxonomy":"article_type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/article_type?post=320019"},{"taxonomy":"serie","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/serie?post=320019"},{"taxonomy":"archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/archives?post=320019"},{"taxonomy":"internal_archives","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/internal_archives?post=320019"},{"taxonomy":"reboot-archive","embeddable":true,"href":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/wp-json\/wp\/v2\/reboot-archive?post=320019"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}