Viele Alltagsprodukte haben eine unsichtbare chemische Vorgeschichte. Medikamente, Kleidung oder Lebensmittel hängen in hohem Maß von der chemischen Industrie ab. Nach Angaben der ETH Zürich betrifft das rund 96 Prozent der Produkte des täglichen Bedarfs. Zugleich verursacht die Branche rund sechs Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen. An diesem Rohstoffproblem setzt die ETH-Biotechnologin Ronja Rappold mit dem geplanten Spin-off Teno Bioworks an. Gemeinsam mit Philipp Keller und Michael Reiter entwickelt sie Mikroorganismen, die auf Basis von Methanol chemische Bausteine herstellen sollen.

CO₂ wird zum flüssigen Rohstoff

CO₂ direkt als Rohstoff in der chemischen Produktion zu nutzen, ist technisch anspruchsvoll, da das Gas flüchtig und dadurch schwer zu kontrollieren ist. Das Team wählt deshalb einen Zwischenschritt: Zunächst wird gasförmiges CO₂ in flüssiges Methanol umgewandelt. Dieses aus CO₂ gewonnene Methanol dient den Bakterien anschließend als Ausgangsstoff. Im Vergleich zu CO₂ lässt sich Methanol laut Rappold leichter lagern, transportieren und genau dosieren.

Den eigentlichen Produktionsschritt übernehmen Mikroorganismen. Die Forschenden nutzen bakterielle Fermentation, also die Umwandlung von Stoffen durch Mikroorganismen, um das CO₂-basierte Methanol für die Herstellung chemischer Bausteine nutzbar zu machen. Der Ansatz soll damit dazu beitragen, CO₂ als Ressource für die chemische Produktion zu erschließen und die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zu verringern.

Bakterium für neuen Rohstoff angepasst

Die Idee, Methanol mithilfe von Mikroorganismen industriell nutzbar zu machen, wird laut ETH Zürich seit den 1970er-Jahren erforscht. Rappolds Team verfolgt dabei nicht den Weg über natürlich methanolverwertende Mikroorganismen. Stattdessen optimierte es ein Bakterium, das bereits in großem Maßstab industriell eingesetzt wird, sodass es Methanol statt Zucker als Nährstoff nutzen kann. Dafür wurde der Stoffwechsel des Bakteriums grundlegend umprogrammiert.

Teno Bioworks versteht den Ansatz nicht als Einzelprodukt, sondern als Plattformtechnologie. Je nach Programmierung der Mikroorganismen könnten verschiedene Produkte entstehen, darunter Bausteine für Kosmetik, Dämmstoffe und nachhaltigere Kunststoffe.

Auf dem Weg zur Pilotanlage

Derzeit befindet sich die Technologie noch in einem frühen Stadium. Der Prozess wird aktuell im Labor getestet, erste Skalierungsschritte wurden nach Angaben der ETH Zürich bereits umgesetzt. Als nächster Schritt ist die Übertragung in eine Pilotanlage vorgesehen, später soll eine industrielle Anlage folgen. Voraussichtlich werde die Entwicklung mehrere Jahre dauern. Rappold ist als Chief Operating Officer für die strategische Ausrichtung der geplanten ETH-Ausgründung zuständig.

Parallel arbeitet Rappold mit Industriepartnern und potenziellen Kunden daran, mögliche Anwendungsfelder zu bewerten. Entscheidend wird dabei sein, ob sich der Prozess nicht nur im Labor, sondern auch unter industriellen Bedingungen stabil und zu wettbewerbsfähigen Kosten betreiben lässt.

hn