Bakterien stellen (Flug-)Benzin aus Abgasen her

Flugzeuge stoßen jedes Jahr fast eine Milliarde Tonnen Kohlendioxid aus. Das entspricht 2,5% der gesamten CO2-Emissionen, die sich durch den Einsatz von nachhaltig erzeugten alternativen Flugkraftstoffen (engl. Sustainable aviation fuels = SAF) vermeiden ließen.

Einen vielversprechenden Weg zu deren Produktion eröffnet die Biotechnologie. Die Boeing 747 von Virgin Atlantic, die am 2. Oktober 2018 von Orlando in Florida nach London Gatwick abhob, absolvierte den ersten Transatlantikflug mit einer Mischung aus herkömmlichem und biotechnologisch hergestelltem Kerosin und emittierte dadurch 70% weniger CO2.

Produzent des Biokerosins ist das Unternehmen LanzaTech, das sich dabei der Hilfe von Clostridien bedient. Das sind besondere Bakterien, die zu den ältesten Lebewesen der Erde gehören. Ohne auf molekularen Sauerstoff angewiesen zu sein, ernähren sie sich ausschließlich von Gasen. LanzaTech, 2005 in Neuseeland gegründet, hat einen für diese Gasfermentation besonders ergiebigen Clostridien-Stamm entdeckt. Er wandelt Abgase, wie sie beispielsweise in der Stahlindustrie oder bei der Verbrennung von Müll entstehen, in Ethanol und andere Chemikalien um. In seiner ersten kommerziellen Anlage in China hat LanzaTech auf diese Weise schon mehr als 40 Millionen Liter Ethanol produziert.

Unterstützt vom Energieministerium der USA ist es LanzaTech in einer Pilotanlage im US-Bundesstaat Georgia gelungen, sein aus Abgasen gewonnenes Ethanol in zertifiziertes Kerosin umzuwandeln. Es ist effizienter als erdölbasiertes Flugbenzin und verbrennt sauberer. Auch die japanische All Nippon Airlines kooperiert inzwischen mit LanzaTech. Am 30. Oktober 2019 überführte sie eine Boeing 777 mit einer Beimischung aus Biokerosin von Seattle nach Tokio. Noch sind Biokerosine allerdings rund dreimal so teuer wie herkömmliche Flugkraftstoffe.  

Unabhängig vom Flugverkehr sieht die Stahl- und Chemieindustrie in der biotechnologischen Gasfermentation eine große Chance, ihre CO2-Emissionen zu verringern. Deshalb arbeiten beispielsweise auch ArcelorMittal und die BASF mit LanzaTech zusammen.

Nahrungspflanzen, die dem Klimawandel trotzen

Wärmer als im zweiten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts war es auf der Erde seit Beginn von Temperaturaufzeichnungen nie. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist dieser Klimawandel die Ursache für heftige Hitzewellen und desaströse Dürren. Das bedroht auch die Produktivität der Landwirtschaft und die globale Ernährungssicherheit. Um diese Auswirkung des Klimawandels zu bekämpfen, arbeiten Forscher in aller Welt mit Hochdruck daran, Nahrungspflanzen zu züchten, die Hitze aushalten und auch bei Dürren noch ausreichende Erträge liefern.

Besonders dringend sind wassereffiziente Kulturpflanzen für die Länder des subsaharischen Afrika. Für mehr als 300 Millionen Menschen ist Mais dort das wichtigste Grundnahrungsmittel. Um sie besser vor Hungersnöten zu schützen, hat das „International Maize and Wheat Improvement Center“ (CIMMYT) in einem 10-jährigen Forschungsprogramm viele regional angepasste Maissorten gezüchtet, die in Dürreperioden bis zu einem Drittel mehr Ertrag bringen als herkömmliche Varianten. Dafür setzten die CIMMYT-Forscher vor allem molekularbiologisch fundierte Verfahren der Präzisionszüchtung ein.  Bevor sie zwei Pflanzen kreuzen, identifizieren sie in der eingekreuzten Sorte diejenigen Gene, denen sie eine Verantwortung für Dürretoleranz zuschreiben. Mit Hilfe von Genmarkern können sie das Ergebnis der Kreuzung so schon lange vor der Ausprägung äußerer Pflanzenmerkmale erkennen und damit sehr schnell nur die Nachkommen weiterkultivieren, die die gewünschte Eigenschaft aufweisen.

In Afrika wie auch anderswo in der Welt werden auch gentechnische Methoden angewandt, um Kulturpflanzen hitzeresilient zu machen. Forscher der argentinischen Firma Bioceres übertrugen dazu beispielsweise mit Erfolg ein Gen der Sonnenblume auf Soja und Weizen. Bayer wiederum bietet in Asien eine genetisch modifizierte Reissorte an, die auch bei Überschwemmung oder Trockenheit ertragreich bleibt.