Eine Schüssel Kartoffelstärke. bhofack2/iStock
Die Ernährung der Welt zu erhalten ist keine leichte Aufgabe; tatsächlich verursacht sie immense Umweltschäden durch den massiven Verbrauch von Land, Wasser, Düngemitteln, Pestiziden und KraftstoffenPlatz in dieser Liste gesichert, aber wir sind auf Werke angewiesen, um es herzustellen, was eher ineffizient ist. Für einen nachhaltigeren Ansatz hat ein Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften die ihrer Meinung nach erste Methode entwickelt, um CO2 effizienter in Stärke umzuwandeln als Pflanzen, so eine Pressemitteilung.
Dies ist ein bedeutender Durchbruch, da es in der Vergangenheit schwierig war, die Photosynthese in Pflanzen zu beschleunigen oder künstlich Stärke herzustellen. Während Wissenschaftler erfolgreich Stärke aus pflanzlicher Cellulose oder aus Saccharose mithilfe von Enzymen herstellen konnten, war die Verwendung von CO2 nicht möglichbisher möglich. Die neuartige Technik, über die in der in veröffentlichten Studie berichtet wirdWissenschaftverwendet chemische Katalysatoren und eine sorgfältig ausgewählte Kombination natürlicher und technisch hergestellter Enzyme, um CO2 8,5-mal effizienter in Stärke umzuwandeln als Maispflanzen.
Bei dieser Hybridlösung wird das CO2 zunächst mit Hilfe eines organischen Katalysators zu Methanol reduziert. Das Methanol wird dann mit technisch hergestellten Enzymen behandelt, die es in Zuckereinheiten umwandeln, die dann in polymere Stärke umgewandelt werden. Der gesamte Prozess besteht ausnur 11 Kernreaktionen und hat eine höhere Effizienz als Mais. Die resultierende synthetische Stärke, so die Forscher dahinter, hat die gleiche Struktur wie echte Stärke und könnte auf deutlich weniger Platz hergestellt werden.
"Wenn die Gesamtkosten des Verfahrens in Zukunft auf ein mit der landwirtschaftlichen Bepflanzung wirtschaftlich vergleichbares Niveau gesenkt werden können, werden voraussichtlich mehr als 90 Prozent der Anbauflächen und Süßwasserressourcen eingespart", erklärt Yanhe Ma, Mikrobiologe an derTianjin Institute of Industrial Biotechnology und korrespondierende Autorin der Studie.
Während die Methode aufgrund von Problemen wie der Herstellung des richtigen Reaktors noch weit davon entfernt ist, skaliert zu werden, glauben die Forscher, dass der Durchbruch eine neue wissenschaftliche Grundlage für zukünftige Technologien bietet, die industrielle Mengen an Stärke produzieren.aus CO2, was möglicherweise einen neuen Weg zur Synthese anderer komplexer Moleküle aus dem Gas eröffnet. Dies könnte dazu beitragen, die Ernährungssicherheit zu verbessern und gleichzeitig den Einsatz umweltschädlicher Pestizide und Düngemittel zu reduzieren. Die Forscher wollen sich darauf konzentrieren, die Effizienz der Technik in derZukunft durch die Arbeit an Verbesserungen.
"Als nächstes werden wir uns darauf konzentrieren, die Aktivität und Stabilität der Enzyme zu erhöhen, die wir verwendet haben, um die Kosten für die künstliche Stärkesynthese deutlich zu senken", sagt Ma.