Hunderttausende Tonnen Methionin können künftig statt aus Erdöl aus Kohlendioxid gewonnen werden. Damit könnte der Treibhauseffekt um ein kleines Bisschen aufgehalten werden. Forscher an der Technischen Universität München haben ein enzymatisches Verfahren entwickelt, mit der dieses Kunststück gelingt.

Methionin wird in großem Maßstab hergestellt, vor allem vom Weltmarktfführer Evonik. Die essenzielle Aminosäure ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Tierernährung. Auch Menschen können ohne diesen Naturstoff nicht leben. Bisher wird er in einem komplexen chemischen Prozess hergestellt, bei dem auch hochgiftige Blausäure eingesetzt werden muss. „Ausgehend von der Überlegung, dass Methionin in Mikroorganismen von Enzymen unter Abgabe von Kohlendioxid zu Methional abgebaut wird, versuchten wir diesen Prozess umzukehren“, so Professor Arne Skerra, Inhaber des Lehrstuhls für Biologische Chemie an der TUM. Methional ist ein Nebenprodukt, das in der Natur vorkommt.


Nötiger Druck lässt sich preiswert erzeugen

Oft benötigen die Umkehrprozesse allerdings hohe Drücke oder Temperaturen, die das Verfahren dann unwirtschaftlich machen. Nicht so bei dem biologischen Prozess, den Skerra und sein Doktorand Lukas Eisoldt entwickelten. Der benötigte Druck ist nicht größer als der in einem Autoreifen, also leicht und preiswert zu erzeugen.

Das Geheimnis liegt in den Enzymen, die die Forscher entwickelten. Diese regen wie Katalysatoren biochemische Reaktionen an, in diesem Fall die der Elemente Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Schwefel. Die beiden erstgenannten liefert das Kohlendioxid, das ohne Hilfsmittel kaum dazu zu bringen ist, mit anderen Stoffen zu reagieren, wie es für die Herstellung von Methionin nötig ist.

Die Natur muss sich geschlagen geben

Die Forscher waren über die hohe Ausbeute des Prozesses überrascht. Nach mehrjähriger Forschung lag sie bei 40 Prozent. Das gelang mit lediglich zwei Enzymen. „Im Vergleich zur komplexen Photosynthese, in der die Natur auf biokatalytischem Wege Kohlendioxid als Baustein in Biomoleküle einbaut, ist unser Verfahren hochelegant und einfach“, so Skerra. „Die Photosynthese verwendet 14 Enzyme und hat eine Ausbeute von nur 20 Prozent.“

via TUM

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