Komplexe wertvolle Chemikalien aus CO₂ gewinnen

CO₂-effiziente biologische Herstellung wertvoller Chemikalien aus Methanol

Die Forschungsgruppe Analyse und Redesign Biologischer Netzwerke (ARB) unter der Leitung von Dr.-Ing. Steffen Klamt am Max-Planck-Institut in Magdeburg ist Partner des übergreifenden EU-Projekts CarboNcare. Ziel des Projekts ist die Entwicklung neuer mikrobieller Fermentationsverfahren, mit denen erneuerbares Methanol in wertvolle Chemikalien für medizinische, kosmetische und Lebensmittelprodukte umgewandelt wird. Die spezifische Aufgabe der ARB-Gruppe besteht darin, mithilfe von Bioinformatik und Stoffwechselmodellierung zum Entwurf mikrobieller Zellfabriken beizutragen.

Im Rahmen von EU Horizon Europe arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Projekt CarboNcare daran, eine nachhaltige und widerstandsfähige Zukunft für die Herstellung von Chemikalien zu gestalten, die im Alltag zum Einsatz kommen.

Methanol, eine C1-Verbindung, die chemisch aus Strom und CO₂ hergestellt werden kann, ist hierbei das reduzierte Kernmolekül, das CO₂ mit der biologischen Umwandlung verbindet.

Das Projekt CarboNcare befasst sich mit der biologischen Verwertung von Methanol zur effizienten und stabilen Bioproduktion von Chemikalien. Um dies zu erreichen, kombinieren die Forscherinnen und Forscher die bahnbrechenden Fortschritte in der biologischen Produktion: die effiziente Methanolassimilation, die eine schnelle Umwandlung von Kohlenstoff in Produkte ermöglicht, und die wachstumsgekoppelte Bioproduktion, die hohe Ausbeuten und eine stabile Produktion gewährleistet.

Die Forscherinnen und Forscher nutzen dies für die ertragreiche Herstellung von Chemikalien wie Laktat, Succinat und 2,3-Butandiol aus Methanol und entwickeln Strategien für die kontinuierliche Fermentation. Das übergeordnete Ziel besteht darin, die Grundlage für eine kreislauforientierte, auf CO₂ basierende Wirtschaft zu schaffen, die die Stärken der Chemie mit denen der Biologie verbindet.

Der Verbund umfasst ein interdisziplinäres Team, das Fachwissen von Partnern der folgenden Einrichtungen vereint:

• Institut für Biochemie an der Charité (Berlin, Deutschland)
• Institut für Biologie der Universität Leiden (Leiden, Niederlande)
• Technische Universität Dänemark (Lyngby, Dänemark)
• CEA / Genoscope – Nationales Sequenzierungszentrum (Evry, Frankreich)
• Haute École Spécialisée de Suisse (Fachhochschule Westschweiz)
• IN Society (Udine, Italien)
• DECHEMA (Deutschland)
• Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme (Magdeburg, Deutschland)