31.08.2022 - Osaka Metropolitan University

Von der natürlichen Photosynthese lernen: Umwandlung von CO₂ in Rohstoffe für Kunststoffe

Technologie bindet CO₂-Emissionen

In Pflanzen bindet die natürliche Photosynthese Kohlendioxid (CO2) an organische Verbindungen, die dann in Glukose oder Stärke umgewandelt werden können. Diese nützlichen Moleküle können sequestriert werden, indem der Kohlenstoff in fester Form gespeichert wird. Die künstliche Photosynthese ahmt diesen Prozess nach, indem sie das Treibhausgas CO2 - die Hauptursache des Klimawandels - reduziert und in andere nützliche Stoffe umwandelt.

Forschern der Osaka Metropolitan University ist es gelungen, durch künstliche Photosynthese aus Pyruvat und CO2 Fumarat zu erzeugen. Dieses Fumarat kann zur Herstellung von biologisch abbaubarem Kunststoff wie Polybutylensuccinat verwendet werden, wobei der Kohlenstoff in einer kompakten, dauerhaften und festen Form gespeichert wird. Derzeit wird das meiste Fumarat, das zur Herstellung dieses Kunststoffs verwendet wird, aus Erdöl gewonnen, so dass die Herstellung von Fumarat aus CO2 und aus Biomasse gewonnenem Pyruvat sehr wünschenswert ist.

Professor Yutaka Amao vom Forschungszentrum für künstliche Photosynthese und Mika Takeuchi, Doktorand an der Osaka Metropolitan University Graduate School of Science, verwendeten den Biokatalysator Malat-Dehydrogenase (Oxalacetat-Decarboxylierung), um CO2 mit aus Biomasse gewonnenem Pyruvat zu kombinieren und L-Äpfelsäure herzustellen. Anschließend wurde der Biokatalysator Fumarase verwendet, um die L-Äpfelsäure zu dehydrieren und Fumarat zu synthetisieren.

"Die Biokatalysatoren wurden verwendet, um CO2 in einen Rohstoff für Kunststoff umzuwandeln. Auf der Grundlage unserer Ergebnisse werden wir weiterhin bessere CO2-Umwandlungssysteme mit einer noch geringeren Umweltbelastung konstruieren; wir streben eine effizientere Umwandlung von CO2 in nützliche Stoffe unter Verwendung von Lichtenergie an", sagte Prof. Amao.

Aufgrund dieses Erfolgs hat das Team bereits mit der Erforschung neuer Methoden der künstlichen Photosynthese begonnen, mit dem Ziel, Fumarat mit Hilfe von Licht als Energie zu produzieren. Wenn diese Technologie realisiert werden kann, entsteht ein neues künstliches Photosynthesesystem, mit dem aus CO2 nützliche Makromoleküle synthetisiert werden können.

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