Harvard-Studie: Genetisch veränderte Bakterien beschleunigen CO2-Entnahme im Ozean

Forscher des Wyss Institute der Harvard University haben ein marines Bakterium genetisch so verändert, dass es die Verwitterung von Gestein im Meerwasser beschleunigt und dadurch mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnimmt. Die am Freitag in Nature Biotechnology veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass die modifizierte Mikrobe die Auflösung des Silikatminerals Olivin in maßgeschneiderten Bioreaktoren, die mit ungefiltertem Meerwasser aus dem Hafen von Boston betrieben wurden, um das 2,6-Fache beschleunigte.interestingengineering+2

Funktionsweise

Das Team um die Wyss-Institute-Fakultätsmitglieder Pamela Silver und Michael Springer modifizierte Alteromonas macleodii, ein im Meer weit verbreitetes Bakterium, so, dass es kontinuierlich Siderophore produziert: Moleküle, die Eisenoxid (Rost) von Mineraloberflächen lösen. In der Natur oxidiert das bei der Olivinverwitterung freigesetzte Eisen und legt sich als Schicht über das Mineral, was die weitere Auflösung verlangsamt und die CO2-Aufnahme einschränkt. Wildbakterien produzieren Siderophore, um Eisen aufzunehmen, stellen die Produktion jedoch ein, sobald sie genug für ihr Wachstum haben.wyss.harvard+1

„Sobald Wildbakterien genug Eisen zum Wachsen haben, hören sie komplett auf, Siderophore zu produzieren“, erklärt Erstautor Neil Dalvie, der die genetische Entwicklung als Postdoktorand in Silvers Labor leitete. „Um eine verstärkte Verwitterung im großen Maßstab zu ermöglichen, haben wir A. macleodii so modifiziert, dass sie immer Siderophore produzieren. Wir haben die Siderophor-Produktion im Wesentlichen von den Eisenwerten in der Umgebung entkoppelt.“wyss.harvard

Vom Labor zum Pilotmaßstab

Nach vielversprechenden Ergebnissen im kleinen Maßstab mit eVOLVER-Bioreaktoren baute das Team Pilotsysteme, die mit mehreren Kilogramm grünem Olivinsand befüllt und in Litern von unbehandeltem Meerwasser versenkt wurden. Im stabilen Dauerbetrieb band das System täglich 0,5 Gramm atmosphärisches CO2. Eine in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Steven Davis an der Stanford Doerr School of Sustainability durchgeführte Lebenszyklusanalyse bestätigte, dass der Ansatz eine Netto-CO2-Entnahme erzielen kann, und ermittelte die für eine industrielle Machbarkeit erforderlichen Parameter.interestingengineering+1

Der Weg nach vorn

Die Forscher stellen sich vor, die modifizierten Bakterien in großen, offenen Becken ähnlich wie in Kläranlagen zu züchten, kontinuierlich Meerwasser hindurchzupumpen und das alkalische, kohlenstoffreiche Wasser wieder in den Ozean einzuleiten. Weitere Arbeiten werden sich darauf konzentrieren, wirtschaftlich tragfähige Mineralrohstoffe zu identifizieren und zu untersuchen, ob parallel zur CO2-Speicherung auch wertvolle Metalle gewonnen werden können.interestingengineering+1

„Wir glauben, dass diese leicht anwendbare, risikofreie Umwelttechnik-Strategie an vielen Orten mit realen Ergebnissen für die Dekarbonisierung eingesetzt werden könnte“, so Silver.wyss.harvard