Zuckerherstellung aus CO₂, ohne Zuckerrohr oder Zuckerrüben

Chinesische Wissenschaftler haben eine Biotechnologie entwickelt, die Methanol, ein Derivat von CO₂, in weißen Zucker umwandelt, ohne Zuckerrohr oder Zuckerrüben anzubauen.

Chinesische Wissenschaftler haben soeben einen technologischen Durchbruch bei der Umwandlung von CO₂ in Zucker verkündet – Foto: AFP

Ein Forschungsteam des Tianjin Institute of Industrial Biotechnology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat erfolgreich eine Methode entwickelt, um Methanol – einen einfachen Alkohol – in weißen Zucker (Saccharose) umzuwandeln und damit die Grundlage dafür geschaffen, aufgefangenes CO₂ in Lebensmittel umzuwandeln.

Das Verfahren basiert auf einem In-vitro-Biotransformationssystem (ivBT) und ermöglicht die Synthese von Saccharose, ohne dass Zuckerrohr oder Zuckerrüben angebaut werden müssen – beides flächen- und wasserintensive Kulturpflanzen. Neben Saccharose lässt sich das System auch zur Herstellung anderer komplexer Kohlenhydrate wie Fructose und Stärke anpassen.

„Die künstliche Umwandlung von CO₂ in Nahrungsmittel und Chemikalien ist eine vielversprechende Strategie, um gleichzeitig Umwelt- und Bevölkerungsprobleme anzugehen und zur Verwirklichung der Klimaneutralität beizutragen“, so das Team in einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Science Bulletin (Mai 2025).

Obwohl bei der Reduktion von CO₂ zu einfacheren Molekülen große Fortschritte erzielt wurden, stellt die Synthese langkettiger Kohlenhydrate – die in der Natur reichlich vorkommen – weiterhin eine große Herausforderung dar. Durch die Entwicklung und Optimierung des Verfahrens gelang es dem chinesischen Team, kurze Reaktionsschritte mit geringem Energiebedarf zu realisieren und einen Wirkungsgrad von bis zu 86 % zu erreichen.

Das neue ivBT-System wandelt nicht nur erstmals Methanol in Saccharose um, sondern synthetisiert auch Stärke mit geringerem Energieverbrauch als bisherige Verfahren. Die Plattform lässt sich zudem auf die Herstellung weiterer Verbindungen wie Amylose, Amylopektin, Cellobiose und Oligosaccharide ausweiten, die potenzielle Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie besitzen.

Laut dem Forschungsteam kann das im Verfahren verwendete Methanol aus der CO₂-Hydrierung oder aus Industrieabfällen gewonnen werden.

Anfang 2021 kündigte ein anderes Team des Dalian Institute of Chemical Physics (ebenfalls unter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften) eine Niedertemperatur- und hocheffiziente Methanolproduktionstechnologie aus CO₂ an und ebnete damit den Weg für die Anwendung von CO₂ als nachhaltigen Rohstoff.

China verbraucht derzeit jährlich rund 15 Millionen Tonnen Zucker, wovon 5 Millionen Tonnen importiert werden müssen. Der großflächige Anbau von Zuckerrohr und Zuckerrüben belastet die Land- und Wasserressourcen stark, insbesondere angesichts des anhaltenden globalen Bevölkerungswachstums und des Klimawandels. Daher gilt die Entwicklung von Technologien zur Zuckerherstellung „ohne Anbaupflanzen“ als strategische Priorität.

„Unser System bietet einen vielversprechenden, pflanzenunabhängigen Ansatz zur De-novo-Synthese strukturell vielfältiger Kohlenhydrate“, so die Autoren. Sie hoffen, dass diese Plattform künftig die Grundlage für flexible und CO₂-negative Biofabriken bilden wird.

Obwohl die ersten Ergebnisse vielversprechend sind, räumt das Team ein, dass in zukünftigen Studien eine weitere Optimierung des Enzyms, eine Verbesserung der Systemstabilität und eine Überprüfung der industriellen Skalierbarkeit erforderlich sind.

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VNA

Quelle: https://tuoitre.vn/tao-ra-duong-an-tu-co-khong-can-mia-hay-cu-cai-duong-20250714134330787.htm