Aus Kohlendioxid wird Itaconsäure, aber die Ausbeute bleibt hinter Zucker zurück

Forschende des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung UFZ in Leipzig haben ein Verfahren entwickelt, das aus dem Treibhausgas CO₂ eine Bio-Chemikalie erzeugt. Nach dem Bericht von MDR vom 29. Oktober 2026 steht am Ende der Kette Itaconsäure, ein Stoff, der vielfältig einsetzbar und zugleich umweltfreundlich sein soll.

Warum Itaconsäure als Zielstoff taugt

Itaconsäure ist eine biobasierte organische Säure. Verwendung findet sie bei biologisch abbaubaren Kunststoffen, Textilien, Klebstoffen und Harzen. Die BOKU University in Wien unterstützte die Leipziger Wissenschaftler bei der Herstellung.

Im großen Maßstab entsteht die Säure bislang biotechnologisch mithilfe eines Pilzes, und der Ausgangsstoff ist Zucker. So beschreibt es Falk Harnisch, Elektrobiotechnologe am UFZ und Letztautor der Studie. Im neuen Verfahren übernimmt CO₂ die Rolle des Zuckers. Harnisch erklärt, damit könnten Emissionen sinnvoll genutzt werden.

Vom Gas zur Säure in drei Schritten

Die Prozesskette im Labor lässt sich in drei Stufen gliedern:

1. Elektrischer Strom, im besten Fall aus erneuerbaren Energien, verwandelt das CO₂ in Formiat. Dieses Salz ist unter dem Namen Ameisensäure geläufiger.
2. Eine Hefe nimmt das Formiat auf. Das Team untersuchte das, weil Formiat dem Methanol ähnelt, aus dem sich ebenfalls Itaconsäure gewinnen lässt.
3. Die Hefe bildet aus dem Formiat die Itaconsäure.

Die Erstautorin Paniz Izadi, UFZ-Forscherin, schildert den ersten Schritt: Mit elektrischem Strom, der im besten Fall aus erneuerbaren Energien stamme, sei es möglich, aus dem Gas CO₂ das Salz Formiat herzustellen.

Alle Stufen laufen in einem Bioreaktor ab, den die Leipziger mit Hilfe aus Wien bauten. Er führt von Kohlenstoffdioxid über Formiat bis zur Itaconsäure und koppelt elektrochemische mit mikrobiologischen Vorgängen. Harnisch betont, gelungen sei die Verbindung beider Prozessarten in einem einzigen Gerät. Eine in sich geschlossene Kette bringe in der Praxis große Vorteile, weil etwa umständliche Transportwege für Zwischenprodukte entfielen.

Was die Studie zeigt und was offen bleibt

Trotzdem zeige die Studie nach Harnischs Worten eindrücklich, dass sich CO₂ nutzen und in komplexe, wertvolle Bio-Chemikalien umwandeln lasse. Mit dem Reaktor will sein Team nun prüfen, welche anderen Verbindungen aus dem Treibhausgas entstehen können.

Veröffentlicht wurde die Arbeit im Fachmagazin Angewandte Chemie International Edition. Ihr englischer Titel nennt eine integrierte elektromikrobielle Produktion von Itaconsäure aus CO₂ im Liter-Maßstab mit der Hefe Komagataella phaffii.

Der MDR stellt die Forschung in den Zusammenhang eines neuen UN-Berichts. Danach erwärmt sich die Welt um 2,8 Grad, und die Ziele des Pariser Abkommens seien nicht zu halten. Experten sehen laut MDR die Entnahme von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre als nötig an.

Der Bericht, auf den der MDR die Leipziger Arbeit bezieht, geht über die 2,8 Grad hinaus. Laut MDR hält ein UN-Bericht fest, dass die Erde sich gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter auf mehr als 1,5 Grad erwärmen wird. Als wichtig gilt demnach, die Dauer dieser Überschreitung so kurz wie möglich zu halten und unverzüglich zu reagieren. Der Sender führt den Gedanken, Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre zu entnehmen, als Forderung von Experten an. Die Idee aus Sachsen, das Treibhausgas als Rohstoff zu verwenden, kommt in dieser Darstellung als ein möglicher Ansatz vor, nicht als erprobte Lösung. Das Verfahren selbst wurde im Liter-Maßstab gezeigt. Der zugehörige Beitrag von MDR WISSEN trägt die Überschrift „Wie aus CO2 eine komplexe Biochemikalie wird“ und ist auf den 29. Oktober 2026 datiert.

Foto: Daria / Pexels