Zucker aus CO₂ herstellen, 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 gerade einen technologischen Durchbruch zur Umwandlung von CO₂ in Zucker bekannt gegeben – Foto: AFP

Einem Forschungsteam des Tianjin Institute of Industrial Biotechnology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) ist es gelungen, eine Methode zur Umwandlung von Methanol – einem einfachen Alkohol – in weißen Zucker (Saccharose) zu entwickeln und damit die Voraussetzung für die Umwandlung von abgeschiedenem CO₂ in Nahrungsmittel zu schaffen.

Die Methode basiert auf einem In-vitro-Biotransformationssystem (ivBT) und ermöglicht die Synthese von Saccharose, ohne dass Zuckerrohr oder Zuckerrüben angebaut werden müssen, die flächen- und wasserintensive Nutzpflanzen sind. Neben Saccharose kann das System auch für die Produktion anderer komplexer Kohlenhydrate wie Fruktose und Stärke angepasst werden.

„Die künstliche Umwandlung von CO₂ in Lebensmittel und Chemikalien ist eine vielversprechende Strategie, um gleichzeitig Umwelt- und Bevölkerungsprobleme anzugehen und zum Ziel der Kohlenstoffneutralität beizutragen“, erklärte das Team in einer Veröffentlichung im Science Bulletin (Mai 2025).

Während bei der Reduktion von CO₂ zu einfacheren Molekülen große Fortschritte erzielt wurden, bleibt die Synthese langkettiger Kohlenhydrate – die in der Natur reichlich vorhanden sind – eine große Herausforderung. Durch die Entwicklung und Optimierung des Prozesses gelang es dem chinesischen Team, kurze Reaktionsschritte zu schaffen, die wenig Energie benötigten und eine Umwandlungseffizienz von bis zu 86 % erreichten.

Das neue ivBT-System wandelt nicht nur erstmals Methanol in Saccharose um, sondern synthetisiert auch Stärke mit geringerem Energieverbrauch als bisherige Methoden. Die Plattform kann zudem erweitert werden, um andere Verbindungen wie Amylose, Amylopektin, Cellobiose und Oligosaccharide zu produzieren, die in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie Anwendung finden.

Das im Prozess verwendete Methanol kann laut dem Forschungsteam durch CO₂-Hydrierung oder aus Industrieabfällen hergestellt werden.

Anfang 2021 kündigte ein anderes Team des Dalian Institute of Chemical Physics (ebenfalls unter CAS) eine hocheffiziente Niedertemperaturtechnologie zur Herstellung von Methanol aus CO₂ an und ebnete damit den Weg für die Anwendung von CO₂ als nachhaltigem Rohstoff.

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

„Unser System bietet einen vielversprechenden, pflanzenunabhängigen Ansatz für die De-novo-Synthese strukturell vielfältiger Kohlenhydrate“, stellen die Autoren fest und fügen hinzu, dass sie hoffen, dass die Plattform in Zukunft den Grundstein für flexible, „kohlenstoffnegative“ Biofabriken legen wird.

Obwohl die ersten Ergebnisse vielversprechend sind, räumt das Team ein, dass in zukünftigen Studien eine weitere Optimierung des Enzyms, eine Verbesserung der Stabilität des Systems 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