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Dechema-Positionspapier

Bioelektrosynthese: Unverzichtbarer Bestandteil der Bioökonomie

| Redakteur: Alexander Stark

Wie lässt sich aus dem Zusammenspiel von erneuerbarer Energie und Biotechnologie die Bioökonomie voranbringen? Damit befasst sich das neue Dechema-Positionspapier „Die Bioelektrosynthese als essenzieller Baustein der Bioökonomie“.

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Die Bioelektrosynthese bietet eine Technologieplattform, die es ermöglicht, einige der grundlegenden Herausforderungen einer zukünftigen Bioökonomie zu bewältigen
Die Bioelektrosynthese bietet eine Technologieplattform, die es ermöglicht, einige der grundlegenden Herausforderungen einer zukünftigen Bioökonomie zu bewältigen
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Frankfurt am Main – Die Autoren des Dechema-Arbeitskreises Elektrobiotechnologie stellen in ihrem aktuellen Positionspapier Entwicklung und Konzepte der Bioelektrosynthese vor, skizzieren den Stand der Technik und beschreiben den Forschungsbedarf sowohl bei enzymatischen als auch mikrobiellen Elektrosynthesen. Regenerative Energie und Bioökonomie sind den Autoren zufolge zwei Wege zu einer nachhaltigeren Wirtschaft. Die Bioelektrosynthese verbinde beide.

Das Positionspapier skizziert den Stand der Technik und die Potenziale der Bioelektrosynthese. Die Bioelektrosynthese ermöglicht die Herstellung komplexer Chemikalien. Dabei wird Strom als Energielieferant für enzymatische oder mikrobielle Verfahren eingesetzt. So lassen sich die Vorteile beider Technologien nutzen: Die Biotechnologie ist in der Lage, komplexe Moleküle spezifisch und häufig in hoher Reinheit zu produzieren, während elektrochemische Verfahren häufig sehr hohe Energie- und Atomeffizienzen aufweisen. Die Bioelektrosynthese bietet eine Technologieplattform, die es ermöglicht, einige der grundlegenden Herausforderungen einer zukünftigen Bioökonomie zu bewältigen. Sie kann dazu beitragen, Stromspitzen aus regenerativer Energieerzeugung abzufedern und CO2 als Rohstoff zu nutzen.

Um bioelektrosynthetische Verfahren zu entwickeln, bedarf es des Zusammenspiels sehr verschiedener Disziplinen. Das Papier zeigt, auf welchen Gebieten noch Forschungsbedarf besteht: Das reicht von einem besseren Verständnis der Vorgänge beim Elektronentransfer über die Entwicklung geeigneter elektro-enzymatischer oder mikrobieller Systeme bis zum Reaktordesign. Die Fragestellungen betreffen Biotechnologie auf der molekularen Ebene, aber auch Elektrochemie, das Design von Elektroden und Elektronentransfersystemen bis hin zum Reaktor mit dem Ziel, die Grundlagen einer „Elektrobioraffinerie“ zu entwickeln.

Deutschland verfügt heute über großes Know-How im Bereich der mikrobiellen Brennstoffzellen. Darauf lässt sich aufbauen, um Innovationsführer in der Bioelektrosynthese zu werden, Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten und Technologien zu entwickeln, die auch für internationale Märkte interessant sind.

Die Autoren zählen Bereiche auf, in denen weitere wissenschaftliche Projekte gefördert werden sollten, um im Zusammenspiel zwischen Grundlagenforschung, Verfahrenstechnik, Biotechnologie und Industrie aus den vielversprechenden Forschungsergebnissen von heute eine Technologie von morgen zu entwickeln, die einen wesentlichen Beitrag zu Rohstoffsicherung, Nachhaltigkeit und Klimaschutz leisten kann.

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