Die Umwandlung von elektrischer Energie, etwa aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen, in chemische Energieträger mit Hilfe von Mikroben ist ein Konzept, das in den vergangenen Jahren zunehmend in den Fokus von Biotechnologen gerückt ist. Mit mikrobiellen Elektrosynthesen beschäftigen sich auch der Bioverfahrenstechniker Dirk Holtmann und der Elektrochemiker Klaus-Michael Mangold. Beide arbeiten unter demselben Dach: Dem DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) in Frankfurt am Main. Die Kommunikationswege für ihr Tandem-Projekt sind deshalb denkbar kurz: „Es liegt bloß eine Treppe und 33 Schritte zwischen uns“, sagt Holtmann. Beste Voraussetzungen für ein eng verzahntes Projekt also.

Auf dem Weg zur mikrobiellen Elektrosynthese wollen die Forscher zunächst einmal Mikroben aus der Natur unter die Lupe nehmen. „Wir wollen uns geeignete Mikroorganismen vornehmen und messen, wie leistungsfähig sie wirklich sind“. In einem zweiten Schritt wollen die Forscher versuchen, die Produktionsleistung zu optimieren. „Dazu planen wir, die Stämme auch molekularbiologisch zu optimieren – etwa durch den Einsatz von Synthetischer Biologie“, so Holtmann. Da elektronenleitende Bakterien sich meist in Form von Biofilmen um Elektroden formieren, ist es auch wichtig, die Entstehung solcher Strukturen genau zu verstehen, um sie später einmal gezielt steuern zu können. Auch die Entwicklung von Reaktoren ist ein wichtiger Schritt in dem Tandem-Projekt.

Das große Ziel der Forscher: Die Produktionsraten ihrer mikrobiellen Eletrosynthese-Systeme steigern und eine höhere Raum-Zeit-Ausbeute erreichen. Produkte, die den Forschern vorschweben, sind Methan, Aceton, Butanol oder Aminosäuren. (pg)