Als größte Kohlenstoffsenke der Erde absorbiert der Ozean etwa 25 % der vom Menschen verursachten CO2-Emissionen. Dieser Prozess trägt jedoch zur Versauerung der Meere bei und gefährdet die Stabilität des Ökosystems. Kürzlich berichtete Nature Catalysis über eine innovative Studie: Ein Forschungsteam hat ein System entwickelt, um CO2 effizient aus Meerwasser zu gewinnen und in biologisch abbaubare Kunststoffvorläufer umzuwandeln. Damit bietet es eine nachhaltige Lösung für die industrielle Chemieproduktion.

Das von Forschungsleiter Xia Chuan und seinen Kollegen entwickelte System besteht aus zwei Teilen: Zunächst wird Kohlendioxid aus Meerwasser durch einen Elektrokatalysator in reine Ameisensäure umgewandelt und anschließend mithilfe künstlich veränderter Halobiomus-Bakterien in Bernsteinsäure umgewandelt – diese Substanz ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von biologisch abbaubarem Polybutylensuccinat. Das System hat eine Kohlenstoffabscheidungseffizienz von über 70 %, einen Energieverbrauch von nur 3 Kilowattstunden pro Kilogramm Kohlendioxid und kann 536 Stunden lang im Dauerbetrieb betrieben werden. Mit Kosten von 229,9 US-Dollar pro Tonne verarbeitetem Kohlendioxid ist es zudem kostengünstig. In groß angelegten Experimenten erreichte die Ausbeute im Fermentationstank 1,37 Gramm pro Liter, was die Skalierbarkeit des Systems bestätigt.

Das Forschungsteam stellte fest, dass das System durch die Optimierung der Elektroden und mikrobiellen Katalysatoren auch zur Herstellung einer Vielzahl von Chemikalien, darunter Kraftstoffe, Medikamente und Lebensmittel, eingesetzt werden könnte. Zwar müssen die aktuellen Produktions- und Integrationsgrade noch weiter verbessert werden, um den industriellen Bedarf zu decken, doch dieser Durchbruch eröffnet neue Wege für die Ressourcennutzung von Kohlendioxid und dürfte den Übergang der chemischen Industrie zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft vorantreiben. „Unser Ziel ist es, Kohlendioxid von einer Umweltbelastung in eine wertvolle Ressource umzuwandeln“, sagte Xia Chuan.

Weitere Informationen: Chengbo Li et al., Effizientes und skalierbares Upcycling von marinen Kohlenstoffquellen zu Biokunststoffmonomeren, Nature Catalysis (2025). Zeitschrift: Nature Catalysis