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Jun 02, 2023

Bakterien, die Methan „fressen“, könnten die globale Erwärmung verlangsamen, heißt es in einer Studie

Die Technologie hat das Potenzial, die Emissionen des starken Treibhausgases erheblich zu senken, erfordert jedoch große Investitionen. Bakterien, die das Treibhausgas Methan verbrauchen, könnten die globale Treibhausgasemissionen verlangsamen

Technologie hat das Potenzial, die Emissionen des starken Treibhausgases erheblich zu senken, erfordert jedoch große Investitionen

Laut einer diese Woche veröffentlichten Studie könnten Bakterien, die das Treibhausgas Methan verbrauchen, die globale Erwärmung verlangsamen.

Methan ist ein starkes Treibhausgas, das aus der Energiewirtschaft (Erdgas- und Erdölsysteme), der Industrie, der Landwirtschaft, der Landnutzung und der Abfallwirtschaft emittiert wird.

Jetzt schlägt eine Gruppe von Forschern der University of Washington eine Methode zur Entfernung von Methan vor, indem sie eine Gruppe von Bakterien, sogenannte Methanotrophe, nutzt, um Methan auf natürliche Weise in Kohlendioxid und Biomasse umzuwandeln. Alle Bakterien dieser Gruppe „essen“ Methan, entfernen es aus der Luft und wandeln einen Teil davon in Zellen als Quelle für nachhaltiges Protein um“, so die leitende Forscherin Mary E. Lidstrom.

Lidstroms Team hat innerhalb dieser Gruppe einen Bakterienstamm namens Methylotuvimicrobium buryatense 5GB1C gefunden, der Methan effizient entfernen kann, selbst wenn es in geringeren Mengen vorhanden ist. Wenn sie sich verbreitet, könnte die Technologie dazu beitragen, die globale Erwärmung zu verlangsamen, sagten die Forscher.

Typischerweise gedeiht diese Bakteriengruppe in Umgebungen mit hohem Methangehalt (zwischen 5.000 und 10.000 Teilen pro Million (ppm)). Die normalen Konzentrationen in unserer Atmosphäre liegen mit nur etwa 1,9 ppm Methan weitaus niedriger. Bestimmte Gebiete wie Mülldeponien, Reisfelder und Ölquellen emittieren jedoch höhere Konzentrationen von etwa 500 ppm.

„Bakterien, die Methan in den höheren Konzentrationen, die man in der Nähe von Rinderherden usw. findet, schnell fressen, könnten einen großen Beitrag zur Reduzierung der Methanemissionen leisten, insbesondere aus der tropischen Landwirtschaft“, kommentierte Euan Nisbet, Professor für Geowissenschaften an der Royal Holloway, University of London die Erkenntnisse der Studie.

Die hohe Methanverbrauchsrate des Stammes ist wahrscheinlich auf einen geringen Energiebedarf und eine größere Anziehungskraft für Methan zurückzuführen – mehr als fünfmal mehr als bei anderen Bakterien, so die Studie.

„Die Bakterien oxidieren das Methan zu CO2 (einem viel weniger starken Treibhausgas), und so kann man die Abgase sogar nutzen, um sie in Gewächshäuser zu pumpen und Tomaten anzubauen“, sagte Nisbet.

„Das größte Hindernis für die Umsetzung ist derzeit technischer Natur: Wir müssen die Methanaufbereitungsanlage um das 20-fache vergrößern. Wenn uns das gelingt, werden Investitionskapital und öffentliche Akzeptanz die größten Hürden sein. Wir glauben, dass wir Feldpiloten innerhalb von drei bis vier Jahren testen können, und die Ausweitung würde dann von Investitionskapital und Kommerzialisierung abhängen“, sagte Lidstrom.

Der Agrarsektor ist aufgrund von Viehmist und gastroenteralen Freisetzungen die größte Quelle von Methanemissionen. Methan hat in den ersten 20 Jahren, nachdem es in die Atmosphäre gelangt, eine mehr als 85-mal höhere Erwärmungskraft als Kohlendioxid und stellt als Treibhausgas ein besonderes Problem dar. Der Methangehalt in der Atmosphäre ist in den letzten 15 Jahren rasant gestiegen, hat Rekordhöhen erreicht und ist derzeit für mindestens 30 % der gesamten globalen Erwärmung verantwortlich. Im Jahr 2021 einigten sich mehrere der größten Volkswirtschaften der Welt auf der Cop26 darauf, zusammenzuarbeiten, um den Methanspiegel dringend zu senken. Sie steigen jedoch weiter an.

Um methanfressende Bakterien in großem Maßstab einzusetzen, werden Tausende hochfunktioneller Reaktoren benötigt.

„Das mag entmutigend sein, aber wenn unser Überleben jetzt von der Reduzierung des atmosphärischen Methans abhängt, könnten die Kosten bei der Ressourcenallokation eine geringere Priorität haben. Mangelnder politischer Wille und mangelndes Verständnis im privaten und öffentlichen Sektor für die Dringlichkeit der Notwendigkeit, Methan jetzt zu reduzieren, werden die globale Erwärmung in den kommenden Jahren noch schlimmer machen“, sagte Mary Ann Bruns, Professorin für Bodenmikrobiologie an der Pennsylvania State University.

Derzeit konzentrieren sich die meisten vorgeschlagenen Lösungen zur Methanreduzierung auf die Reduzierung von Emissionen, aber das ist nicht immer möglich. Forscher betonen, dass sowohl Strategien zur Methanentfernung als auch zur Reduzierung der Emissionen erforderlich sind, um die Klimaziele zu erreichen. Lidstrom warnt jedoch davor, dass alle Strategien zur Emissionsreduzierung, die die bakterielle Aktivität in natürlichen Gemeinschaften steigern, auch zu einem erhöhten Ausstoß von Lachgas (N2O) führen können, der ein zehnmal höheres globales Erwärmungspotenzial als Methan hat. Entscheidend ist, dass diese auf methanotrophen Bakterien basierende Technologie keine Lachgasemissionen erzeugt.

Jüngste Prognosen gehen davon aus, dass die globale Erwärmung um 0,21 bis 0,22 °C reduziert werden kann, wenn 0,3 bis 1 Petagramm Methan bis 2050 entfernt werden. Temperaturrückgänge dieser Größenordnung werden voraussichtlich erheblich sein, insbesondere wenn sie mit anderen Strategien zur Emissionsreduzierung kombiniert werden.