Viele Alltagsprodukte basieren auf chemischen Grundstoffen, die bislang überwiegend aus fossilen Quellen stammen. Ein Forschungsteam unter Leitung der Charité – Universitätsmedizin Berlin arbeitet im Projekt CarboNcare daran, eine biotechnologische Alternative zu schaffen.

Das Projekt wird vom European Innovation Council gefördert und startete am 1. Mai 2026. Die Laufzeit ist bis Ende April 2030 vorgegeben. Am Konsortium sind Forschungseinrichtungen und Industriepartner aus mehreren Ländern beteiligt, darunter die Max‑Planck‑Gesellschaft, DECHEMA, die Technische Universität Dänemark und die Universität Leiden.

Bakterien werden auf Produktion getrimmt

Ziel ist es, Bakterien so zu verändern, dass sie Methanol in nutzbare Chemikalien wie Laktat, Succinat oder 2,3‑Butandiol umwandeln. Diese Zwischenprodukte dienen in der Industrie als Bausteine für Biokunststoffe, Medikamente, Lebensmittelzusatzstoffe oder Kosmetik. Als einfacher Alkohol kommt Methanol in Frage, weil es aus Kohlenstoffdioxid (CO₂) hergestellt werden kann, etwa aus CO₂, das aus der Atmosphäre gewonnen wurde.

CarboNcare verfolgt die Idee, Kohlenstoff aus dem Ende eines Produktlebenszyklus zurückzuführen und so die chemische Wertschöpfung zu entkoppeln von fossilen oder pflanzenbasierten Rohstoffen. Im Fokus stehen die Bakterien Escherichia coli und Pseudomonas putida, beide sind beliebte Werkzeuge der Biotechnologie. Anders als natürliche Stoffwechselwege, die Kohlenstoff oft zur Biomassebildung oder als CO₂ freisetzen, will das Projekt einen künstlichen fermentativen Stoffwechsel etablieren, der Methanol effizient in Zielprodukte überführt. Ein zentrales Konzept ist die sogenannte wachstumsgekoppelte Produktion: Die Bakterien sollen nur dann wachsen können, wenn sie gleichzeitig das gewünschte Produkt bilden. Das soll die Ausbeute erhöhen und die Gefahr verringern, dass sich Stämme durchsetzen, die vor allem wachsen, aber wenig Produkt bilden.

Vom Labor in Richtung Anwendung

Die Arbeiten bauen auf früheren Studien der Charité und mehrerer Max‑Planck‑Institute auf. 2024 beschrieben die Autoren eine „Respiro‑Fermentation“, mit der veränderte Stämme Glycerol aus Industrieabfällen zu für Biokunststoffe und Biokraftstoffe relevanten Molekülen umsetzten.

CarboNcare knüpft daran an und richtet den Ansatz nun auf Methanol aus. Noch steht der Ansatz am Anfang, denn zunächst müssen computergestützte Stoffwechselentwürfe angefertigt und anschließend im Labor aufgebaut und getestet werden. Zudem sollen Wirtschaftlichkeit, Ökobilanz und Skalierbarkeit untersucht werden. Gelingt dies, könnte eine mikrobielle Methanolnutzung eine Plattform für biotechnologisch hergestellte Chemikalien schaffen, die ohne Zucker als Rohstoff auskommt und damit keinen zusätzlichen Ackerflächenbedarf für Zuckerrohstoffe erzeugt.

mw