Während der CO₂-Ausstoß weltweit weiter steigt, rückt eine Technologie zunehmend in den Fokus: Carbon Capture – das Einfangen und Speichern von Kohlendioxid direkt an der Quelle. Am 1. Juli 2025 nimmt die Max-Planck-Gesellschaft zwei neue Forschungsgruppen auf, die sich mit der Entwicklung effizienterer Verfahren zur CO₂-Bindung aus der Atmosphäre befassen. Unter der Leitung der Biochemiker Adrian Bunzel und Andreas Küffner wird untersucht, wie sich die natürliche Photosynthese verbessern lässt, um langfristig zur Bewältigung der Klimakrise beizutragen.

Komplementäre Forschungsansätze

Am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie entwickelt Adrian Bunzel künstliche Photoenzyme mittels Computational Protein Design und Directed Evolution – beides Nobel-preisgekrönte Methoden. Diese maßgeschneiderten Enzyme sollen die komplexen natürlichen Reaktionswege drastisch vereinfachen und die Photosynthese-Effizienz erhöhen. Seine Forschung folgt dem Prinzip des biomimetischen Engineerings: Wie beim Flugzeugbau werden die Grundprinzipien der Natur übernommen, aber technisch optimiert umgesetzt.

Einen anderen Ansatz verfolgt Andreas Küffner am Max-Planck-Institut für multidisziplinäre Naturwissenschaften. Er arbeitet an einer neuen Methode zur Effizienzsteigerung der Photosynthese, indem er in Pflanzenzellorganellen eine höhere CO₂-Konzentration als in der Natur üblich erzeugt. Küffner hat dabei nicht die Skalierung in großen Bioreaktoren oder offenen Gewässern im Blick, sondern die Verbesserung der Prozesse im Inneren der Zellen. Zwar bieten Cyanobakterien praktische Vorteile wie schnelles Wachstum, einfache genetische Manipulation und Skalierbarkeit in offenen Gewässern oder spezialisierten Pools. Eine Herausforderung bleibt jedoch: Cyanobakterien benötigen große Mengen an Stickstoff und Phosphor als Dünger. Deren Herstellung ist jedoch ressourcenintensiv und verursacht wiederum CO₂-Emissionen.

Carbon Capture and Utilisation

Es wäre in Zukunft durchaus denkbar, CO₂ zumindest da zu fixieren und zu speichern, wo es entsteht. Der gewonnene Kohlenstoff könnte weiterverwendet und chemisch in Kunststoffe oder andere alltagsrelevante Materialien integriert werden. Carbon Capture and Utilisation nennt sich das Verfahren. Andreas Küffner und Adrian Bunzel verfolgen gleich beide Ziele. „Indem wir das CO₂ in den biologischen Stoffwechsel einbauen, kann man es danach nutzen um praktisch jede Chemikalie herzustellen, die wir biologisch produzieren können“, sagt Adrian Bunzel. Mögliche Produkte wären etwa Biokraftstoffe oder Ausgangsstoffe für die chemische Industrie.

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