120 Gigatonnen Kohlendioxid (CO₂) werden durch die sogenannte Boden- und Vegetationsatmung weltweit jedes Jahr freigesetzt. Pflanzen binden gleichzeitig etwa 123 Gigatonnen CO₂. Dieses Beinah-Gleichgewicht wird jedoch durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe gestört – mit gravierenden Folgen für das Klima. Forscher weltweit suchen daher nach Wegen, die Zunahme des Klimagases in der Atmosphäre einzudämmen. Würzburger Forscher scheinen eine Lösung parat zu haben: Sie wollen Pflanzen effektiver machen, indem sie den Stoffwechsel so modifizieren, dass Pflanzenzellen mehr Kohlendioxid binden.

CO₂-Bindung um das Fünffache erhöht

In den vergangenen Monaten hat ein Team um den Würzburger Bioinformatiker Thomas Dandekar die Machbarkeit mithilfe mathematischer Modelle am Computer überprüft. Um den Stoffwechsel zu modulieren, kombinierte sein Team zwei unterschiedliche Methoden. Das Ergebnis der aufwendigen und komplizierten Berechnungen stellen die Forscher im Fachjournal Trends in Biotechnology vor. Darin integrieren sie in den pflanzlichen Stoffwechsel den sogenannten CETCH-Zyklus, mittels dessen die Pflanzen Kohlendioxid fixieren sollen, und binden in diese Reaktionskette noch einen Bypass ein. Durch die Kombination der beiden Maßnahmen konnten die Pflanzen rechnerisch fünfmal mehr CO₂ binden als zuvor.

Experimente mit Tabak und Ackerschmalwand

Dieses beeindruckende Ergebnis hoffen die Forscher nun auch in der Praxis zu erzielen. „Wir werden mit der leicht transformierbaren Tabakpflanze und der Ackerschmalwand experimentieren“, erläutert Naseem. Entsprechende Laborversuche sollen noch in diesem Jahr starten – in Abu Dhabi. Verantwortlich dafür ist Dandekars Kollege Muhammad Naseem, der auch an der Zayed University in Abu Dhabi arbeitet. Die Anpassung an den Klimawandel sei für Länder außerhalb Europas aktuell noch wichtiger als für Deutschland. Gerade in den Vereinigten Arabischen Emiraten seien die Folgen bereits deutlich spürbar, so Nassem.

Sollten sich die Computeranalysen mit den Ergebnissen aus der Pflanzenforschung decken, könnten die Forscher gleich zwei Probleme auf einmal lösen. „Es geht zum einen um den Klimawandel und zum anderen um die Ernährung, und beides hängt eng zusammen“, erklärt Naseem. Pflanzen mit verändertem Stoffwechsel würden demnach nicht nur mehr CO₂ aufnehmen können, sagt Naseem. Mithilfe des gentechnischen Eingriffs würden Pflanzen auch mehr Ertrag liefern.

Mit schnellwachsenden Algen CO₂-Fußabdruck senken

Bioinformatiker Dandekar ist überzeugt, dass diese Methode auch deutschen Unternehmen wie zum Beispiel Zementherstellern bei der Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks helfen kann. Modifizierte Kieselalgen könnten dazu beitragen, diese hohen Ausstoßmengen zu reduzieren. "Man könnte diese schnell wachsenden Algen direkt in den Sandgruben halten“, erklärt der Würzburger Forscher. 

bb