Abgase aus Industrieanlagen, Methan aus Restströmen oder Methanol aus Kohlendioxid gelten meist nicht als klassische Rohstoffe. Für die Bioökonomie könnten sie dennoch wichtig werden. Ein internationales Forschungsteam um Dirk Tischler von der Ruhr-Universität Bochum zeigt in einem Übersichtsbeitrag in Nature Communications, wie sich solche Ein-Kohlenstoff-Verbindungen biotechnologisch in wertvollere Produkte überführen lassen.

Vom Ein-Kohlenstoff-Molekül zum Produkt

Die Forschenden betrachten C1-Bausteine wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Methan, Methanol und Ameisensäure. Diese Stoffe können aus Industrieabgasen, Biomasse oder Siedlungsabfällen stammen. Statt zusätzlicher Zucker- oder Pflanzenrohstoffe würde dabei Kohlenstoff aus bestehenden Rest- und Abgasströmen weitergenutzt. Der Beitrag beschreibt, wie Enzymsysteme CO₂ binden, wie methylotrophe Mikroorganismen Methanol als Kohlenstoffquelle nutzen und wie künstlich eingebaute Stoffwechselwege neue Produktionsrouten eröffnen. Als mögliche Zielprodukte nennt das Team Plattformchemikalien, Aminosäuren, Proteine und Biopolymere. Auch die Patentlage deutet auf Bewegung im Feld hin. Die Autorinnen und Autoren berichten von mehr als 130 erteilten Patentfamilien zu enzymatischen Verfahren und konkreten C1-Molekülen, Stand April 2025.

Kosten und Prozessaufwand bremsen noch

So attraktiv die Idee ist, wirtschaftlich ist sie bislang oft noch nicht. Laut der Übersicht bleiben biologische C1-Verfahren derzeit meist teurer als etablierte chemische Prozesse. Besonders aufwendig sind Fermentationen mit gasförmigen Rohstoffen wie CO₂, Kohlenmonoxid oder Methan, weil sie spezielle Reaktoren und möglichst kurze Wege zur Emissionsquelle brauchen. Flüssige C1-Rohstoffe wie Methanol oder Ameisensäure gelten als praktischer, weil sie sich leichter handhaben lassen. CO₂ könnte zunächst elektrochemisch in flüssige Zwischenprodukte umgewandelt und danach von Mikroorganismen weiterverarbeitet werden. Für die industrielle Praxis ist das noch kein fertiges Rezept. Kohlenstoff aus Abfall- und Abgasströmen soll aber zukünftig stärker zum Rohstoff werden.

ag