Abfallbrot ist laut einem Team aus Edinburgh der Schlüssel zur Entfernung fossiler Brennstoffe aus der Hydrierung

Brotabfälle könnten der Schlüssel zur Abschaffung fossiler Brennstoffe bei der Hydrierung sein, einer der am häufigsten verwendeten Reaktionen in der chemischen Industrie, sagen Forscher der Universität Edinburgh.

Das Team hat eine mikrobielle Ein-Topf-Formel entwickelt, die kohlenstoffnegativ ist und neue Wege für die biobasierte Herstellung unter Verwendung erneuerbarer und aus Abfällen gewonnener Rohstoffe eröffnen könnte.

Ein wichtiger Prozess

Die Hydrierung ist eine Grundlage der modernen chemischen Produktion. In der Industrie ist sie ein wichtiger Schritt bei der Synthese von Arzneimitteln, Feinchemikalien, Kraftstoffen und Polymeren, während sie in der Lebensmittelindustrie flüssige Pflanzenöle in stabilere feste Fette umwandelt.

Die Reaktion ist jedoch fast vollständig von Wasserstoffgas aus fossilen Brennstoffen abhängig. Die Gewinnung und Nutzung des Gases ist unglaublich energieintensiv und erfordert Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius und Drücke, wie sie normalerweise in den tiefsten Teilen des Ozeans herrschen.

Aber lebende Bakterien könnten den für die Hydrierung erforderlichen Wasserstoff liefern, sagen Wissenschaftler des Wallace Lab der Universität, die einen gängigen Laborstamm von E. coli mit aus Altbrot gewonnenem Zucker fütterten und ihn unter Ausschluss von Sauerstoff züchteten. In Gegenwart einer geringen Menge Palladiumkatalysator und einer Zielchemikalie erzeugte E. coli genügend Wasserstoff, um die Hydrierung unter milden, energiearmen Bedingungen voranzutreiben.

Darüber hinaus findet der gesamte Prozess in einem einzigen versiegelten Kolben bei nahezu Raumtemperatur statt, ohne dass fossile Brennstoffe oder extern zugeführtes Wasserstoffgas erforderlich sind.

Wasserstoffierung kohlenstoffnegativ machen

Eine detaillierte Analyse zeigt, dass bei Verwendung von Brotabfällen als Ausgangsmaterial der Prozess kohlenstoffnegativ sein kann. Außerdem werden diese Lebensmittelabfälle nicht auf Deponien oder in Verbrennungsanlagen entsorgt, wodurch mehr Treibhausgase gebunden werden, als bei der Herstellung entstehen.

Professor Stephen Wallace, Inhaber des Lehrstuhls für Chemische Biotechnologie an der Fakultät für Biowissenschaften der Universität Edinburgh, sagte: „Die Hydrierung ist eine wichtige Grundlage für große Teile der modernen Fertigung, aber sie ist nach wie vor fast ausschließlich auf Wasserstoff aus fossilen Brennstoffen angewiesen. Wir haben gezeigt, dass lebende Zellen diesen Wasserstoff direkt liefern können, indem sie Abfall als Rohstoff nutzen, und zwar auf eine Weise, die tatsächlich kohlenstoffnegativ ist.

Und dieser Ansatz ist auch nicht auf die Lebensmittelchemie beschränkt, fügt er hinzu: „Die Hydrierung wird in der Pharmazie, der Feinchemie und der Materialwissenschaft eingesetzt. Die Möglichkeit, diese Reaktionen mit mikrobiellem Wasserstoff durchzuführen, eröffnet neue Möglichkeiten für eine nachhaltige Produktion in großem Maßstab.“

Das Team wird nun seinen Ansatz auf eine breitere Palette wertvoller Alltagsprodukte ausweiten und verschiedene mikrobielle Wirte analysieren, um Stämme zu entwickeln, die metallische Katalysatoren überflüssig machen.

Quellenheinweis:

Native H2 pathways enable biocompatible hydrogenation of metabolic alkenes in bacteria, Nature Chemistry, 2026. White, M.F.M., et al