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„Methankatalysator“ Forscher kommen biologischer Methanbildung auf die Spur

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Tobias Hüser

Die in der Natur für die Methanproduktion verantwortlichen Mikroorganismen produzieren jährlich rund 1 Milliarde Tonnen Methan, wovon etwa ein Drittel in die Atmosphäre entweicht. Für die Bildung des Methans ist ein sehr spezielles Molekül als Katalysator notwendig. Forscher der Universität Leipzig haben nun in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Kent in England entdeckt, wie dieser essentielle „Methankatalysator“ gebildet wird.

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Leipziger Forscher haben eine Erklärung für einen Prozessschritt der biologischen Methanbildung entdeckt.
Leipziger Forscher haben eine Erklärung für einen Prozessschritt der biologischen Methanbildung entdeckt.
(Bild: Takeda)

Leipzig – Methan ist das Hauptprodukt der Biogasherstellung in Biogasanlagen, in denen es zur Energiegewinnung erzeugt wird. Zugleich gilt Methan auch als effektives Treibhausgas, denn es hat eine 25-mal stärkere Wirkung als Kohlendioxid. Das natürlich gebildete Methan wird teilweise in Erdgasdepots oder als Methaneis am Meeresboden eingelagert.

„Die biologische Methanbildung ist ein wichtiger Prozess beim globalen Kohlenstoff- bzw. Biomassekreislauf. Es wird von spezialisierten, unter anaeroben Bedingungen lebenden Mikroorganismen gebildet. Diese Organismen sind u.a. in den Sedimenten von Seen oder Sümpfen zu finden oder beispielsweise im Verdauungstrakt von Wiederkäuern", erklärt Prof. Gunhild Layer vom Institut für Biochemie der Universität Leipzig.

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Um Methan bilden zu können, benötigen diese Mikroorganismen ein spezielles Protein. Dieses enthält ein zusätzliches Molekül, das Coenzym F430, das für die Methanbildung essentiell ist. Die chemische Struktur des gelben Coenzyms F430 ist verwandt mit den Strukturen des roten Blutfarbstoffs und des Chlorophylls (grüner Pflanzenfarbstoff). Über die Bildung dieses Coenzyms F430 war bisher nur wenig bekannt.

Die Leipziger Biochemiker um Prof. Layer konnten nun in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Martin Warren im britischen Canterbury aufklären, wie das Coenzym F430 gebildet wird. Die an der Synthese beteiligten Proteine wurden einzeln produziert, gereinigt und auf ihre Aktivität hin getestet. Damit gelang es zum ersten Mal, das Coenzym F430 im Reagenzglas herzustellen. „Es war ein langer und schwieriger Weg bis zur kompletten enzymatischen Synthese des Coenzyms F430, aber die Mühe hat sich gelohnt“, sagt Layer. Und Prof. Warren ergänzt: „Die Aufklärung des Biosynthesewegs für Coenzym F430 vervollständigt unser Wissen über die Bildung der sogenannten 'Farbstoffe des Lebens' zu denen auch Coenzym F430 gehört."

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