Für die Herstellung von Bioplastik setzen die Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Rahmen des Projekts BioElectroPlast auf ein neues Verfahren: die so genannte mikrobielle Elektrosynthese.
Warum Elektrosynthese chemische Verfahren schlägt
Vor sechs Jahren beschrieben Forscher in den USA erstmals, wie bestimmte Mikroorganismen auf einer Kathode wachsen, CO2 fixieren und die Kathode als Energie- und Elektronenquelle nutzen.
Ein chemischer Prozess dagegen verlangt hohe Drücke und Temperaturen. Das bedeutet den Einsatz von sehr viel Energie sowie teuren Katalysatoren. Bisher wurden mit der mikrobiellen Elektrosynthese meist Acetate – Salze der Essigsäure – produziert.
Mikroben fertigen komplexe Moleküle
Die KIT-Forscher haben das Verfahren weiterentwickelt: Die Mikroben bekommen mehr Energie, sodasss sie komplexere Moleküle wie Polymere produzieren können.
Dazu wird CO2 mit Luft vermischt, deren Sauerstoff die Mikroorganismen als Elektronenakzeptor nutzen.
„Das ist dem menschlichen Atmungsprozess recht ähnlich, bei dem der Sauerstoff ebenfalls als Empfänger von Elektronen dient“, bemerkt Johannes Eberhard Reiner vom IAB des KIT. Der Unterschied: „Bei uns Menschen kommen die Elektronen natürlich nicht von einer Kathode, sondern werden durch die Verstoffwechselung der aufgenommenen Nahrung in den Zellen freigesetzt und dort dann zur Energiegewinnung auf Sauerstoff übertragen.“
Klimakiller als Ausgangsstoff
Die Forscher setzen einen neu isolierten Mikroorganismus, der sich ständig selbst regeneriert, als Biokatalysator ein. Dabei fungiert Rauchgas als CO2-Quelle.
Durch dieses Verfahren wird nicht nur Treibhausgas reduziert. Auch werden andere Quellen für organischen Kohlenstoff geschont. Dies vermeidet eine Konkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelherstellung.
Die für den BioElectroPlast-Prozess erforderliche elektrische Energie beziehen die Wissenschaftler aus regenerativen Quellen. Gefördert wird das dreijährige Forschungsprojekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
