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Methanproduktion gegen den Klimawandel#

Methan hat keinen guten Ruf: In der Atmosphäre heizt es den Klimawandel an. #

Forscher*innen der Johannes Kepler Universität Linz und der Universität Wien schlagen zwei Fliegen mit einer Klappe: Sie arbeiten derzeit daran, das Klima zu entlasten, indem Mikroorganismen verwendet werden, um Biomethan zu erzeugen und dabei CO2 verschwinden zu lassen.

Ruth-Sophie Taubner, Sara Zwirtmayr (v.l.)
Ruth-Sophie Taubner, Sara Zwirtmayr (v.l.)
Foto: © JKU

Dieses Methan soll natürlich nicht in die Atmosphäre gelangen, sondern umgewandelt werden. Tatsächlich forschen Ruth-Sophie Taubner und Sara Zwirtmayr (Institute for Chemical Technology of Organic Materials, Leitung: Prof. Christian Paulik) daran, Methan in Biogasanlagen herzustellen, das dann in weiteren Schritten zum Bespiel in Elektrizität umgewandelt werden kann, um so den Abschied von fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Erdöl zu erleichtern. „Die größten Methanproduzenten der Welt sind ja nicht, wie oft berichtet, die Kühe selbst, sondern eigentlich die Mikroorganismen, die im Kuhpansen leben. Diese Mikroorganismen gehören zu den Archaeen, die man abseits des Kuhmagens oft unter extremen Umweltbedingungen vorfindet. Manche von ihnen produzieren Methan und genau von diesen Organismen wollten wir die besten Methanproduzenten finden“, erklärt Dr.in Taubner.

Das Problem: Herkömmliche biomethanproduzierende Verfahren verwenden einfach einen wilden Mix aus Mikroorganismen, die sie gerade vorfinden. Der Ansatz bei diesem Projekt war anders: Zunächst wurde durch die Projektpartner an der Universität Wien ein „Casting“ veranstaltet. „Wir haben rund 80 verschiedene methanproduzierende Archaeenstämme unter die Lupe genommen“, sagt Lisa-Maria Mauerhofer, PhD, die Erstautorin der Studie. „Und darauf basierend konnten wir dann an der JKU den geeignetsten Archaeenstamm, Methanotorris igneus, unter Hochdruckbedingungen ermitteln“, ergänzt DIin Zwirtmayr.

Dieser Stamm überzeugt unter anderem durch die Fähigkeit, 50 bar Druck auszuhalten, was dem Druck in etwa 500 Meter Meerestiefe entspricht. Denn je höher der Druck, desto schneller und desto mehr Methan wird erzeugt – und letztlich in Strom umgewandelt.

Und was bringt es nun, einen einzelnen Superstamm statt einen Mix aus Mikrooganismen zu verwenden? „Enorm viel“, so Prof. Paulik. „Wir haben hier eine Effizienzsteigerung um mehr vier bis 20-fache erzielt. Das ist, wie wenn Sie Champagner gären wollen. Mit einer reinen Hefe können Sie das. Mit einem Hefemix können Sie zwar Most machen, aber eben keinen Champagner.“

Kooperation von Wissenschaft und Politik#

Das Forschungsprojekt wurde vom FFG gefördert und gemeinsam mit der Archaea Physiology & Biotechnology Group der Universität Wien (Leitung: Dr. Simon Rittmann) durchgeführt. Die Studie wurde heuer im renommierten Nature Magazin „Communications Biology“ veröffentlicht – und wird hoffentlich einen wertvollen Beitrag zur dringend notwendigen Energiewende leisten.

Mauerhofer, LM., Zwirtmayr, S., Pappenreiter, P. et al. Hyperthermophilic methanogenic archaea act as high-pressure CH4 cell factories. Commun Biol 4, 289 (2021). https://doi.org/10.1038/s42003-021-01828-5