Hefe statt Rohöl

Wiener ForscherInnen des Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) und der BOKU Wien und fanden einen Weg, mithilfe einer optimierten Hefe das schädliche Treibhausgas CO₂ als Rohstoff für die Produktion industrieller Produkte wie Bioplastik, Absorptionsmittel oder wichtige Chemikalien einzusetzen und somit in langlebige Materialien zu binden. Die noch im Labormaßstab befindliche Technologie ist nicht nur klimaneutral, sondern könnte zukünftig einen Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel leisten. 

Kohlenstoff ist der Grundbaustein des Lebens auf unserer Erde. Wir nehmen ihn etwa in Form von Kohlenhydraten als Nahrung zu uns, verbrauchen fossile Treibstoffe und produzieren aus Kohlenstoff viele Alltagsmaterialien wie Plastik. Trotz seiner vielen Vorteile befeuert Kohlenstoff aufgrund dessen extensiver Nutzung seit der industriellen Revolution eines der größten Probleme des Anthropozäns – den Klimawandel. 

Als Antwort auf den fortschreitenden Klimawandel und den steigenden Bedarf an erneuerbaren Ressourcen, welche unabhängig von landwirtschaftlichen Rohstoffen sind, werden daher Technologien wie das Recycling von CO₂ als Ausgangstoff für unterschiedliche Materialien immer interessanter.  

Kunststoffe und Chemikalien aus CO₂

Vor wenigen Jahren konnte eine Arbeitsgruppe rund um Diethard Mattanovich, Senior Researcher am Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) und Professor am Department für Biotechnologie (DBT) an der Universität für Bodenkultur Wien und eine CO₂-produzierende, heterotrophe Hefe namens Komagataella phaffii so modifizieren, dass sie ihre Biomasse gänzlich aus CO₂ aufbauen kann. „Nun sind wir noch einen bedeutenden Schritt weitergekommen: Wir konnten Ausgangsstoffe für industrielle Produkte wie Bioplastik, Polymere oder Absorptionsmittel aus CO₂ produzieren, indem wir weitere Gene aus Milchsäurebakterien und Schimmelpilzen in die modifizierte Hefe eingebracht haben“ erklärt Diethard Mattanovich. Diese bahnbrechende Arbeit wurde kürzlich in der Fachzeitschrift „The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)“ veröffentlicht.

Erste Erfolge im Labormaßstab

Durch die Anwendung von Methoden der synthetischen Biologie konnten die Stoffwechselwege für die Produktion von Itaconsäure und Milchsäure in die modifizierte Hefe K. phaffii eingebracht werden und beide Produkte aus CO₂ hergestellt werden. Mithilfe von 13C Isotopenmarkierung konnten die ForscherInnen zudem nachweisen, dass die gewünschten Produkte ausschließlich aus CO₂ hergestellt wurden. Mit einer Ausbeute von fast 2 Gramm Itaconsäure pro Liter konnten schon erste Erfolge gefeiert werden. „Bis zur industriellen Reife müssen wir die Stämme und Prozesse weiter optimieren“, meint Mattanovich. „Im Labormaßstab konnten wir jedoch bereits zeigen, dass man Treibhausgase tatsächlich als Rohstoff für wichtige Chemikalien nutzen kann“, fasst Özge Ata, Senior Scientist am acib und Forscherin an der BOKU das enorme Potenzial dieser Arbeit bei der Bekämpfung des Klimawandels zusammen.