Mikroben stellen Marmor aus CO2 her
Wandverkleidungen aus edlem Gestein werden künftig von Mikroorganismen hergestellt, so ein Traum von Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL), der Fachhochschule Südschweiz in Manno und des EPFL-Start-ups Medusoil im EPFL-Innovationspark. Anders als viele Träume könnte dieser wahr werden, denn er basiert auf harten Fakten. Bacillus megaterium, ein widerstandsfähiger und vielseitiger Mikroorganismus, der häufig im Boden, in Süßwasser, im Meer und sogar auf Pflanzenoberflächen vorkommt, ist in der Lage, das Klimagas Kohlenstoffdioxid (CO2) in Kalziumkarbonat umzuwandeln. Aus diesem Mineral bestehen Kalkstein und Marmor. Einzige Voraussetzung: Das CO2 muss in relativ hoher Konzentration vorliegen, mit anderen Worten: Es muss zunächst von einem Teil der übrigen Bestandteile der Luft abgetrennt werden. Dann aber besteht die Chance, das Klimagas über Jahrtausende aus der Atmosphäre zu verbannen.
Das Bakterium stellt seine Strategie um
Bei einer CO2-Konzentration, die 470 Mal höher ist als die in der Luft, änderte B. megaterium seine Stoffwechselstrategie. Mit Hilfe eines Enzyms namens Carboanhydrase wandelt es, wenn Harnstoff als Nährmedium vorliegt, CO₂ in Bicarbonat um, das dann mit Kalzium-Ionen reagiert. Das Enzym kommt im menschlichen Körper vor und ist an verschiedenen physiologischen Prozessen beteiligt, wie der Atmung, der Nierenfunktion und der Produktion von Kammerwasser im Auge. Die Kalzium-Ionen stammen aus Kalziumchlorid, einem Salz, das unter anderem im Winter zum Auftauen vereister Straßen genutzt wird.
Unerwünschte Nebenprodukte bleiben aus
„Wir wissen, dass Dutzende von Bakterien das Potenzial haben, Kristalle zu mineralisieren“, sagt Dimitrios Terzis, Forschungs- und Lehrbeauftragter am Labor für Bodenmechanik der EPFL und Mitbegründer von Medusoil. „Das Besondere an unserer Arbeit ist jedoch, dass wir zeigen, dass dies durch die direkte Verwendung von CO₂ möglich ist.“ Bei ähnlichen Verfahren entstehen unerwünschte Nebenprodukte wie Ammoniak, die eingefangen werden müssen.
Selbst für die Restaurierung von Denkmälern geeignet
Die Forscher sprechen von einem neuen Weg in die Zukunft, insbesondere für Branchen wie das Bauwesen und die Materialherstellung, die zu den größten direkten Emittenten von Treibhausgasen gehören. Durch die Einlagerung von Kohlenstoff in mineralischer Form eröffne dieser biologische Prozess die Möglichkeit, biobasierte Baumaterialien herzustellen, die sich sogar für die Restaurierung von Denkmälern eignen.
