Über das Klima und wie man es überlebt

[Kate]

@MaxJoy: Ich ebenso, ich dachte, dass du dich in #48 auf meinen Beitrag direkt davor beziehst (siehe #54, wo Du wieder für mich unverständlich reagierst), zumal ich dich implizit auch etwas dazu gefragt hatte. Herrjeh, warum ist das so schwierig, aufeinander einzugehen.

 

[Kate]

Das hier im Eröffnungsbeitrag gepostete Video habe ich nun zur Hälfte gesehen. Auch Herr Kachelmann äußert sich nach meinem Verständnis deutlich gegen Fatalismus, also eine Haltung des einfach laufen lassens nach dem Motto "ich allein kann ja eh nichts machen".

Er vergleicht mit dem Hundekot auf einer Wiese und sagt ungefähr: "Jeder Kackhaufen weniger ist gut"

An seine Schilderungen, wie man "früher" bei Bahnfahrten mit Hitze umgegangen ist - nämlich alle Fenster komplett aufmachen (ja, sowas gab's in den 90ern noch) und einen Wahnsinns-Durchzug veranstalten - kann ich mich gut erinnern. Auch daran, dass es ständig Auseinandersetzungen gab, ob Fenster auf oder zu - Begründung meist "mein Nacken" Ich fand die offenen Fenster gut und bei knapp 30 Grad konnte man so noch gut mit Regionalzügen fahren.

Weniger nachvollziehen kann ich den Tipp, nachts einen laufenden Ventilator 1/2 -1 Meter vor dem Kopf zu platzieren. Ich nutze den auch nachts, Entfernung passt etwa, "ziele" aber eher auf den Oberkörper, denn sonst bekomme ich "Ventilator-Schnupfen" - obwohl ich nicht zugempfindlich bin. Ich habe mir einen sehr energiesparenden, sehr leisen und eher einen sanften, natürlich wirkenden Luftstrom erzeugenden Ventilator zugelegt, den ich sehr hilfreich finde.

 

[MaxJoy]

Herrjeh, warum ist das so schwierig, aufeinander einzugehen.

Das liegt am Thema selbst. Es ist dermaßen ideologisch überfrachtet, dass man über konkrete Auswirkungen des Klimawandels gar nicht mehr reden kann, ohne zwischen irgendwelche Fronten zu geraten. Mir ist auch nicht klar, wie man meinen Beitrag so missverstehen kann, ich habe den durchaus ernst und sachlich gemeint.

 

[Mara1963]

Dr. Franziska Rubin: Was tun bei Hitze?

Erfahre von unserer Expertin Dr. med. Franziska Rubin, was Du bei hohen Temperaturen selbst tun kannst und welche Möglichkeiten die Naturheilkunde bietet, um besser und fitter durch Hitzeperioden zu gelangen.

Warum sollten wir Schorlen trinken und worauf müssen wir dabei achten?
Wie funktioniert unsere "körpereigene Klimaanlage"?
Was können wir tun bei Spannungskopfschmerzen durch Hitze?
Wie sollten wir duschen, wenn es so richtig heiß ist?

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[Nailz]

Weniger nachvollziehen kann ich den Tipp, nachts einen laufenden Ventilator 1/2 -1 Meter vor dem Kopf zu platzieren. Ich nutze den auch nachts, Entfernung passt etwa, "ziele" aber eher auf den Oberkörper, denn sonst bekomme ich "Ventilator-Schnupfen" - obwohl ich nicht zugempfindlich bin. Ich habe mir einen sehr energiesparenden, sehr leisen und eher einen sanften, natürlich wirkenden Luftstrom erzeugenden Ventilator zugelegt, den ich sehr hilfreich finde.

Ach, für ihn ist auch Durchzug "nur Wind" (zumindest sagte er sowas vor etwa einem Jahrzehnt), dabei muss ich nur mal kurz einem ausgesetzt sein, schon laufe ich Gefahr Erkältungssymptome zu entwickeln.

Den Ventilator hatte ich dieses Jahr in manchen Nächten ca. 3 Meter von mir entfernt schwenkend laufen lassen, die Luft kam dabei maximal bis zum Unterbauch. War ausreichend und sicher um einiges vernünftiger, als ihn durchgehend auf den Kopf zu richten.

 

[Kate]

Das liegt am Thema selbst. Es ist dermaßen ideologisch überfrachtet, dass man über konkrete Auswirkungen des Klimawandels gar nicht mehr reden kann, ohne zwischen irgendwelche Fronten zu geraten.

Oder ohne den kühlen Kopf zu verlieren?

Mir ist auch nicht klar, wie man meinen Beitrag so missverstehen kann, ich habe den durchaus ernst und sachlich gemeint.

Wenn du hier mal den Kontext - wie von mir geschildert - mit betrachten würdest, könntest du womöglich mit etwas gutem Willen meine Irritation verstehen. Es ist ja nicht so abwegig, einen Beitrag (ohne Bezugszitat) auf den direkt davor stehenden zu beziehen.

Einen schönen Sonntag wünsche ich,

 

[Wildaster]

Lieber MaxJoy, danke für das Video - ich als "Ältere" habe die Hitze ganz gut überlebt.
Ich war früh zwischen 6.30 Uhr und 8.00Uhr im Garten und spätestens 13.30 Uhr wieder zurück. Die trockene Hitze machte mir überhaupt nichts aus und tat sogar meinen Körper gut, nur die Schwüle leider nicht.
Ich gehöre zu den Menschen die Luft brauchen und so waren meine Balkontüren Tag und Nacht weit offen und noch komme ich ohne Ventilator aus.

Eure Beiträge über das Klima habe ich fleißig mitgelesen - sehr interessant. Ich bin auch in großer Sorge, wegen der Klimaentwicklung, denn denke dann an meine Kinder und Enkelkinder.

Sei gegrüßt von Wildaster

 

[Earl Grey]

Ich denke, die hitzigen Diskussionen kommen zustande, weil es dem Menschen ganz allgemein schwer fällt, sich in andere Umstände hineinzuversetzen. Die meisten Leute argumentieren aus ihrer Situation heraus, aber bedenken nicht, dass ein anderer Ort in Deutschland andere Klimarisiken hat. Auch die Lage der Wohnung im Haus macht einen Unterschied. Das Alter, die Konstitution, ob man tagsüber einen klimatisierten Arbeitsplatz hat. Dann gibt es einfach Leute, die vertragen die Hitze nicht, dafür aber die Kälte besser.

Den Ratschlag umzuziehen finde ich nicht förderlich. Ein Umzug ist eine der anstrengendsten Lebenssituationen mit viel Stress. Außer natürlich es organisiert jemand anderes für einen. Aber für die nächste Hitzewelle wäre es immer noch einfacher, eine Klimaanlage einzubauen. Gut, dass die Leute aus dem Süden noch nicht alle umgezogen sind.

 

[MaxJoy]

Liebe Wildaster,

es freut mich, dass du gut durch die Hitzewelle gekommen bist. Ich wohne zur Zeit in einer Altbauwohnung Anno 1910 mit dicken Wänden, da ist die Hitze auch kein Riesenproblem.

Sorgen muss man sich leider machen, denn ein Ende der Entwicklung ist noch nicht in Sicht. Immerhin stagniert der CO2-Ausstoß bereits, weil der Ausbau der erneuerbaren Energien weltweit stark angewachsen ist. Man sollte den sogenannten Dritte-Welt-Ländern also dankbar sein, dass sie für uns das Klima retten. Es ist sicher auch eine gute Strategie gegen die Dummheit und Verantwortungslosigkeit der Noch-Supermächte, die nichts Besseres zu tun haben als einen Krieg nach dem anderen vom Zaun zu brechen. Aber vielleicht liegt darin auch eine Chance, denn so wird auch dem Letzen klar, dass fossile Energie endlich, Spielball von skrupellosen Machtinteressen und daher höchst unsicher ist.

 

[Kate]

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• Kate
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[Remy]

"Gott, du hast grosses an uns getan" - steht z.B. in der ref. Kirche in Rafz.
Eine Art "Selbstbeweihräucherung", die natürlich aus einer früheren Zeit stammt, wo es all diese Probleme, die wir heute haben, nicht gab:

• ständiger Artenverlust - in den letzten 50 Jahren 70 % der Tierpopulationen eingebrochen - die Menschheit hat sich in dieser kurzen Zeit verdoppelt...noch nie zuvor in der Menschheitsgeschichte sind soviele Individuen dazugekommen. Da, wo aber sehr viele Menschen ständig dazukommen, in den Entwicklungsländern, pflegt man nicht unseren das Klima anheizenden Lebensstil, um das noch dazuzusagen.
• In der Atmospäre befinden sich mittlerweile 1'000 Mia. Tonnen CO2 zuviel, dass seit der Industriealisierung da rauf geblasen wurde - jedes Jahr kommen 40 Mia. Tonnen dazu, wenn wir so weiter machen - d.h. dann, dass es in 100 Jahren sogar 5'000 Mia. Tonnen CO2 sind, die den Treibhaus anheizen - denn gibt es Anzeichen für eine Besserung/ Bremsen? Alle machen so weiter, wie bisher - Kriege werden zusätzlich geführt, die auch noch ihren Anteil daran haben.
• Der Fleischkonsum steigt und steigt weiter, als wäre er jetzt nicht schon viel zu hoch - schlecht für die Natur, die Tiere, die Menschen (Gesundheit/ Uebergewicht usw.) Dafür wird auch noch Regenwald abgeholzt, der dem CO2 entgegenwirken könnte usw.

Ja, der Kachelmann mit seinem Vokabular.......aber um das aufznehmen - man könnte natürlich schon sagen, der Mensch "ist ein Depp" - sägt den Ast ab, auf dem er sitzt!

Früher "war ja auf der Erde auch schon einiges los" - Brände, Vulkanismus...es gab auch grosse oder gar grössere CO2 - Konzentrationen in der Atmosphäre.

Da kann man sich jetzt schlau machen - es kann lange gehen..tausende(?)Jahre, bis sich das abbaut. In das Weltall "ablassen" kann man es nicht - es wurde schon diskutiert, das ins Meer, bzw. unters Meer zu bringen (aufwändig/ teuer), oder in die Erde..oder auch in Baustoffe will man es integrieren...aber alles wohl bei der schieren Menge an CO2 ein "Tropfen auf den heissen Stein". Auch kann man etwas machen, dass es sich schneller abbaut. Ob das gelingt? Im Moment wohl noch nicht.

Und sonst: Ich werde mir für den nächsten Sommer eine Kühlweste anschaffen! Hoffentlich sind die nicht irgendwann vergriffen.

 

[MaxJoy]

Die Weltmeere nehmen bereits einen guten Teil des CO2 auf und werden dadurch immer saurer. Ohne diesen Puffer sähe es jetzt schon zappenduster aus. Allerdings ist es nur ein Puffer, das CO2 wird nicht abgebaut, sondern wieder freigegeben, sobald die CO2-Konzentration in der Luft wieder sinkt. Wir gewinnen also ein bisschen Zeit, aber das Problem ist dadurch nicht gelöst.

 

[MaxJoy]

Vielleicht ist das ja ein Problem, das die Gentechnik lösen könnte. Wenn man CO2 wieder in Kohlen- und Sauerstoff umwandeln will, muss man die Energie, die vorher beim Verbrennen frei geworden ist, wieder hineinstecken (-> endotherme Reaktion). Es ist vollkommen illusorisch, das mit der zur Verfügung stehenden Technologie hinzubekommen. Pflanzen dagegen können das dank Photosynthese, also letztlich durch Sonnenenergie. Eine ungiftige Variante der Blaualge wäre vielleicht die Lösung, um die Meere und in der Folge auch die Luft vom CO2 zu befreien.

ChatGPT findet diesen Vorschlag gut und hat ihn weiter entwickelt:

Ja – der physikalische Grundgedanke ist stark. Die Biologie kann genau das tun, was bei einer rein technischen CO₂-Rückverwandlung energetisch teuer wäre: Sonnenenergie einsammeln und damit Kohlenstoff chemisch reduzieren. Aber der entscheidende Engpass ist nicht, CO₂ aus der Luft oder dem Meer einzufangen. Der schwierige Teil ist, den gebundenen Kohlenstoff dauerhaft aus dem schnellen Kohlenstoffkreislauf herauszubekommen.

Eine kleine chemische Präzisierung vorweg: Photosynthese macht aus CO₂ nicht elementaren Kohlenstoff und Sauerstoff, sondern vereinfacht:

6 CO2 + 6 H2O + Lichtenergie -> C6H12O6 + 6 O2

Der Kohlenstoff steckt anschließend in energiereicher organischer Materie. Stirbt die Alge und wird sie von Mikroorganismen vollständig abgebaut, läuft im Wesentlichen die Gegenreaktion:

C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + Energie

Und schon ist das CO₂ wieder da.

Deine Blaualgen-Idee existiert in der Natur bereits​

„Blaualgen“ sind Cyanobakterien, und sie betreiben oxygenische Photosynthese. Zusammen mit anderen Phytoplanktonorganismen leisten sie bereits einen gewaltigen Teil der globalen Photosynthese. Der Ozean nimmt gegenwärtig netto ungefähr ein Viertel unserer CO₂-Emissionen auf.

Besonders spannend ist die sogenannte biologische Kohlenstoffpumpe. Phytoplankton nimmt an der Oberfläche CO₂ auf. Ein Teil wird gefressen und wieder veratmet, aber ein kleiner Anteil der organischen Substanz sinkt als Partikel in tiefere Wasserschichten. Gelangt Kohlenstoff tief genug, kann er Jahrhunderte oder länger vom Kontakt mit der Atmosphäre getrennt bleiben.

Genau dort würde ich deine Idee weiterdenken: Nicht „Wie erschaffen wir die perfekte CO₂-fressende Alge?“, sondern:

Wie erhöhen wir den Anteil des photosynthetisch gebundenen Kohlenstoffs, der dauerhaft in die Tiefe gelangt?

Das wäre potentiell wesentlich wertvoller.

Gentechnik könnte tatsächlich etwas verbessern​

Theoretisch könnte man Cyanobakterien oder Mikroalgen auf Eigenschaften selektieren oder gentechnisch optimieren: höhere Photosyntheseleistung, effizientere CO₂-Aufnahme, Wachstum bei bestimmten Temperaturen oder Nährstoffbedingungen oder verstärkte Produktion bestimmter stabiler Kohlenstoffverbindungen.

Aber hier kommt ein ziemlich harter Flaschenhals: CO₂ ist im Ozean meistens gar nicht das wachstumsbegrenzende Element.

Phytoplankton braucht zusätzlich Stickstoff, Phosphor, Eisen und andere Spurenelemente. Große Meeresgebiete enthalten reichlich gelösten anorganischen Kohlenstoff, produzieren aber trotzdem vergleichsweise wenig Biomasse, weil beispielsweise Eisen fehlt. Daher stammen auch die seit Jahrzehnten diskutierten Experimente zur Eisendüngung des Ozeans.

Man könnte also die perfekte Super-Cyanobakterie entwickeln – und sie würde trotzdem kaum wachsen, wenn ihr Phosphor oder Eisen fehlt.

Noch schwieriger wird es ökologisch​

Eine gentechnisch veränderte, besonders konkurrenzfähige Cyanobakterie absichtlich in den Weltmeeren auszusetzen, wäre aus meiner Sicht eine ausgesprochen riskante Variante.

Denn wenn sie wirklich erfolgreich wäre, könnten wir sie anschließend kaum wieder einfangen. Sie könnte Nahrungsketten verändern, andere Phytoplanktonarten verdrängen, Nährstoffkreisläufe verschieben und beim Abbau großer Biomassemengen Sauerstoff verbrauchen. Massive Algenblüten können dadurch sauerstoffarme oder sauerstofffreie Zonen erzeugen.

„Ungiftig“ allein würde das Problem also nicht lösen.

Das ist eine der Situationen, in denen die gewünschte Eigenschaft – „vermehrt sich hervorragend im offenen Ozean“ – gleichzeitig das größte Sicherheitsproblem darstellt.

Trotzdem steckt darin möglicherweise ein sehr guter Technologiepfad​

Ich würde deshalb einen entscheidenden Parameter verändern: nicht im offenen Meer beginnen.

Man könnte photosynthetische Mikroorganismen in geschlossenen oder halbgeschlossenen Systemen kultivieren:

Sonnenlicht + Meer-Abwasser + CO₂ → Algenbiomasse → Kohlenstoffprodukt.

Dann lässt sich die Biomasse kontrolliert weiterverarbeiten. Beispielsweise könnte man einen Teil durch Pyrolyse in relativ beständigen Biokohlenstoff überführen oder anderweitig dauerhaft speichern. Das biologische System übernimmt dabei die solarbetriebene CO₂-Fixierung, während die Technik dafür sorgt, dass der Kohlenstoff nicht gleich wieder veratmet wird.

Das ist energetisch viel interessanter als

CO2 -> C + O2
mit technisch bereitgestellter Energie.

Denn bei deinem Ansatz liefert die Sonne den größten Teil der benötigten freien Energie direkt über die Photosynthese.

Der Haken ist wiederum die Fläche: Photosynthese ist als Sonnenenergiewandler nicht besonders effizient. Solarzellen erreichen pro Quadratmeter wesentlich höhere nutzbare Energieerträge. Deshalb muss ein biologisches Verfahren extrem billig sein, damit seine geringere Flächeneffizienz akzeptabel wird.

Und hier kommt eine überraschende Größenordnung​

Wir emittieren gegenwärtig ungefähr 42 Milliarden Tonnen CO₂ pro Jahr. Darin stecken ca. 11,5 Gt Kohlenstoff.

Um unsere gesamten heutigen Emissionen biologisch wieder herauszuholen und dauerhaft zu speichern, müssten wir also jedes Jahr netto etwa 11,5 Milliarden Tonnen zusätzlichen Kohlenstoff aus dem aktiven Kreislauf entfernen.

Das ist gigantisch.

Aber nicht völlig absurd im Vergleich zur globalen biologischen Produktion: Die Natur bewegt jedes Jahr Kohlenstoffmengen, die ein Mehrfaches unserer fossilen Emissionen betragen. Das Problem ist, dass fast alles davon wieder zurück in den Kreislauf gelangt.

Damit ändert sich die Fragestellung fundamental:

Wir müssen nicht unbedingt einen Organismus erfinden, der viel mehr CO₂ bindet. Die Natur bindet bereits enorme Mengen. Wir müssten erreichen, dass ein zusätzlicher kleiner Teil dieses Kohlenstoffstroms dauerhaft gespeichert wird.

Das halte ich tatsächlich für einen interessanteren Forschungsansatz als viele Vorstellungen von gigantischen Maschinen, die atmosphärisches CO₂ chemisch herausfiltern.

Und es gibt noch eine Variante deiner Idee, die ich besonders spannend finde: nicht versuchen, den gesamten Organismus zu optimieren, sondern den von ihm erzeugten Kohlenstoff schwerer biologisch abbaubar zu machen. Dann würde man Photosynthese + biologische Kohlenstoffpumpe + langfristige Speicherung kombinieren.

Ob daraus eine relevante Größenordnung von mehreren Gt CO₂ pro Jahr werden könnte, ist eine andere Frage. Aber physikalisch ist die Grundidee keineswegs verrückt. Die großen Probleme sind Skalierung, Nährstoffe, Dauerhaftigkeit der Speicherung und vor allem die ökologische Kontrollierbarkeit – nicht die Thermodynamik.

 

[Malvegil]

Das ist Geoengineering. Im notwendigen Maßstab ist das sehr riskant.

Eine noch direktere Methode wäre es, wenn man per Photosynthese aus CO2 Kohlenwasserstoffe oder sonstige energiereiche organische Stoffe herstellen könnte, so wie bei diesem Experiment:

Künstliches Blatt: Methanol direkt aus Sonnenlicht, Wasser und CO₂ - Energieleben

Forschende der Yale University haben ein „künstliches Blatt“ entwickelt, das Methanol direkt aus Sonnenlicht, Wasser und CO₂ herstellt.

www.energieleben.at

Das wäre letztlich genau das gegenläufige Verfahren zum Verbrennen von Erdöl und Erdölprodukten.

Hier auch noch was zu Versuchen mit Cyanobakterien:

Stoffwechsel 2.0

Mehr als 50 Millionen Gene, 40000 Proteine – für Tobias Erb und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg war die Auswahl in internationalen Datenbanken gewaltig. Am Ende haben die Wissenschaftler gerade mal 17 Enzyme für den ersten künstlichen...

www.mpg.de

 

[MaxJoy]

Wenn wir CO2 aus der Atmosphäre entfernen wollen, müssen wir so oder so Geoengineering betreiben. Die Arbeit von Dr. Erb am Max-Planck-Institut finde ich sehr spannend. In den 10 Jahren seit Erscheinen des Artikels hat es mehrere entscheidende Durchbrüche gegeben, u. a. konnte die Effizienz bei der CO2-Spaltung vervielfacht werden.

Der entscheidende Schritt fehlt allerdings noch: Es genügt nicht, den Kohlenstoff wieder zurück zu gewinnen, weil der sonst sofort wieder im Kohlenstoffkreislauf landet und zu CO2 veratmet wird. Das Endprodukt muss eine Kohlenstoffverbindung sein, die biologisch kaum oder gar nicht verwertbar ist, erst dann verschwindet das CO2 dauerhaft.

Hier eine Zusammenfassung von Chat, wie es weiter gegangen ist:

Kurzfassung: Die Forschung hat den Schritt vom künstlichen Stoffwechselweg im Reagenzglas über einen lichtbetriebenen künstlichen Chloroplasten bis hin zu synthetischer CO₂-Fixierung in lebenden Bakterien geschafft. Eine industriell einsetzbare „künstliche Pflanze“, die Sonnenlicht und atmosphärisches CO₂ in großem Maßstab verarbeitet, gibt es aber noch nicht.

Was seitdem erreicht wurde​

Der Ausgangspunkt war der CETCH-Zyklus. Erbs Gruppe kombinierte 17 Enzyme aus neun Organismen zu einem völlig neuen Stoffwechselweg. Schon dieser künstliche Zyklus konnte CO₂ effizienter fixieren als der natürliche Calvin-Zyklus. MPG

Dann kam 2020 ein für unsere Diskussion besonders interessanter Schritt: Die Forscher kombinierten den CETCH-Zyklus mit den lichtabsorbierenden Membranen natürlicher Chloroplasten und bauten daraus winzige, zellgroße Reaktionsräume – einen künstlichen Chloroplasten.

Dabei geschieht tatsächlich ungefähr das, worüber wir gesprochen haben:

Sonnenlicht + CO2 -> organische Kohlenstoffverbindungen

Die lichtgetriebenen Membranen liefern ATP und NADPH, und der synthetische CETCH-Stoffwechsel verwendet diese Energie zur CO₂-Fixierung. Das System konnte CO₂ lichtgetrieben binden und in organische Verbindungen umwandeln. Die Forscher berichteten dabei eine etwa 100-mal höhere CO₂-Fixierungsrate als bei vorherigen synthetisch-biologischen Ansätzen. Max-Planck-Institut Marburg

Das war allerdings noch ein winziger Laborreaktor, kein Organismus.

2023: Ein neuer CO₂-Zyklus​

Danach entwickelte die Gruppe den THETA-Zyklus. Der ist für eine technische Anwendung möglicherweise sogar interessanter.

Er verwendet ebenfalls 17 Biokatalysatoren, darunter zwei extrem schnelle CO₂-fixierende Enzyme. Diese können CO₂ jeweils mehr als zehnmal schneller als Rubisco fixieren. Der vollständige Zyklus macht aus zwei CO₂-Molekülen ein Molekül Acetyl-CoA. Nature

Acetyl-CoA ist biotechnologisch ein ziemlich attraktives Produkt, weil Zellen daraus praktisch alles Mögliche herstellen können:

CO2 -> Acetyl-CoA -> Fette, Biomasse, Biokraftstoffe, Kunststoffe, Chemikalien

Und hier gelang ein entscheidender Fortschritt: Teile dieses künstlichen Stoffwechselwegs wurden in lebende E.-coli-Zellen eingebaut und funktionierten dort. Nature

Das war genau die Hürde, die dein 2020er Artikel noch als Zukunftsproblem beschreibt: Damals funktionierte CETCH außerhalb lebender Zellen, und die Forscher mussten erst zeigen, ob sich solche künstlichen Stoffwechselwege mit einer lebenden Zelle vertragen. MPG

2024: Das System beginnt, sich selbst zu erhalten​

Dann kam ein weiterer wichtiger Schritt.

Bei einem zellfreien künstlichen Stoffwechsel muss man normalerweise ständig Enzyme und andere Komponenten von außen zuführen. Erbs Gruppe koppelte deshalb 2024 erstmals synthetischen Stoffwechsel und genetische Information miteinander.

Der CETCH-Zyklus erzeugte Glycin; das genetische System verwendete dieses wiederum zur Herstellung von Proteinen, darunter zwei Proteine, die der CETCH-Zyklus selbst benötigt.

Dadurch entstand eine primitive Rückkopplung:

\[CO_2\rightarrow Stoffwechsel\rightarrow Bausteine\rightarrow Proteine\rightarrow Stoffwechsel\]
Ohne diese Regeneration lief das System weniger als eine Stunde. Mit ihr funktionierte es mindestens zwölf Stunden. Allerdings stellte das System nur zwei seiner mehr als 50 benötigten Proteine selbst her. Von einer sich vollständig selbst erhaltenden künstlichen Zelle ist man also noch weit entfernt. Max-Planck-Institut Marburg

Und 2025 kam meines Erachtens das bislang wichtigste Ergebnis​

Hier wurde erstmals überzeugend demonstriert, dass synthetische Kohlenstofffixierung innerhalb eines lebenden Organismus effizienter sein kann als dessen natürlicher Stoffwechselweg.

Die Forscher bauten einen künstlichen Stoffwechselweg in Bakterien ein. Die Zellen verwendeten Ameisensäure (Formiat) und CO₂ und produzierten daraus mehr Biomasse als der natürliche Vergleichsstamm. Die Ergebnisse erschienen in Nature Microbiology. MPG

Das ist ein konzeptioneller Durchbruch:

Evolution hat nicht notwendigerweise den für unsere technischen Zwecke optimalen CO₂-Stoffwechsel hervorgebracht. Wir können Stoffwechselwege konstruieren, die natürliche Wege bei bestimmten Kriterien übertreffen.

Das ist genau die Richtung, die wir mit unserer „Superalge“ diskutiert haben.

Aber der große Haken bleibt​

Noch haben sie nicht das System gebaut, das wir eigentlich gerne hätten:

Sonnenlicht + CO2 + H2O -> dauerhaft speicherbarer Kohlenstoff +O2

Das künstliche Chloroplastensystem von 2020 konnte zwar Licht direkt verwenden, war aber kein autonom lebender Organismus.

Das lebende System von 2025 funktioniert dagegen in Bakterien, benötigt aber Formiat als Energie-/Kohlenstoffquelle. Das Formiat könnte prinzipiell elektrochemisch aus CO₂ mit erneuerbarem Strom erzeugt werden – aber dann haben wir wieder eine technische Energieumwandlung dazwischen. Philipps-Universität Marburg

Der eigentliche „Heilige Gral“ wäre deshalb die Kombination:

Lichtreaktion + synthetische, schnellere CO₂-Fixierung + lebende bzw. selbstregenerierende Zelle.

Und genau daran wird weitergearbeitet. Erb beschreibt als längerfristige Strategie beispielsweise Pflanzen mit synthetischen Stoffwechselwegen. Seine Abschätzungen ergeben für bestimmte künstliche Wege theoretisch Verbesserungen der CO₂-Aufnahme gegenüber natürlicher Photosynthese im Bereich von etwa 20 bis 200 %, je nach Ansatz. Das sind allerdings theoretische Potenziale, keine bereits auf einem Feld demonstrierten Ertragssteigerungen. cshperspectives.cshlp.org

Für unsere Idee fehlt aber noch ein weiterer Schritt​

Das finde ich fast noch wichtiger.

Selbst wenn wir morgen eine Cyanobakterie hätten, die zweimal so schnell CO₂ fixiert wie natürliche Cyanobakterien, hätten wir unser Klimaproblem noch nicht gelöst.

Denn:

CO2 -> Superalge -> Biomasse -> CO2
ist keine dauerhafte CO₂-Entfernung.

Wir müssten die zweite Hälfte des Systems ebenfalls konstruieren:

CO2 -> Biomasse -> schwer abbaubarer Kohlenstoff -> dauerhafte Speicherung

Und genau da sehe ich eine interessante Lücke zwischen dem, woran diese Forscher arbeiten, und unserer bisherigen Überlegung. Erbs Gruppe optimiert vor allem CO₂-Fixierung und die Herstellung nützlicher Moleküle. Für Klimasanierung müsste man zusätzlich auf Permanenz optimieren.

Man könnte beispielsweise einen synthetischen Organismus nicht auf maximalen Zucker- oder Biomasseertrag programmieren, sondern darauf, einen möglichst großen Anteil des aufgenommenen Kohlenstoffs in eine chemisch sehr stabile und biologisch schwer verwertbare Form zu überführen.

Dann hätten wir tatsächlich so etwas wie einen extrem beschleunigten Vorläufer der fossilen Kohlenstoffbildung.

Mein Fazit nach der Recherche: Ich bin von der technischen Entwicklung etwas positiver überrascht, als ich erwartet hätte. Innerhalb von rund zehn Jahren ist man von einem künstlich entworfenen Reaktionszyklus über einen lichtbetriebenen künstlichen Chloroplasten zu teilweise selbstregenerierenden Systemen und funktionierender synthetischer Kohlenstofffixierung in lebenden Zellen gekommen. Max-Planck-Institut Marburg

Aber wir sind weiterhin eher auf der Ebene „wir haben bewiesen, dass die grundlegenden Bausteine funktionieren“ als auf der Ebene einer Gigatonnen-Technologie.

Der nächste wirklich entscheidende Meilenstein wäre für mich ein autonomer photosynthetischer Mikroorganismus mit einem vollständig synthetischen CO₂-Fixierungsweg, der unter Sonnenlicht schneller oder energetisch effizienter Kohlenstoff bindet als natürliche Photosynthese. Wenn das gelingt, wird die Frage nach industrieller Skalierung sehr viel ernster.

Dein Max-Planck-Artikel von 2020 · Künstlicher Chloroplast – MPI 2020 · THETA-Zyklus – Nature Catalysis 2023 · Lebende synthetische Kohlenstofffixierung – MPI 2025

 

[Malvegil]

Das Endprodukt muss eine Kohlenstoffverbindung sein, die biologisch kaum oder gar nicht verwertbar ist, erst dann verschwindet das CO2 dauerhaft.

So was machen wir ja schon: Plastikmüll. Das sind biologisch kaum abbaubare, stabile Kohlenstoffverbindungen. Was sollen wir mit Gigatonnen mehr davon?

 

[MaxJoy]

Guter Einwand. Das Endergebnis muss aber nicht unbedingt noch mehr Plastik sein, im Reagenzglas sind noch viele andere Wege möglich, z. B. die direkte Calcifizierung des CO2. Chat sprudelt da vor Ideen, weist aber auch darauf hin, dass die Forschung noch lange nicht so weit ist, um die Folgen solcher Aktionen für die hochkomplexen Ökosysteme der Meere abschätzen zu können. Wen das interessiert, dem empfehle ich ein bisschen mit einer KI zu brainstormen.

 

[Laurianna612]

Hier geht Lesch noch einmal auf die Gefahren ein und bekommt Antworten von einem Rettungssanitäter und einem Arzt.

Unter anderem wird auch auf die unterschiedliche Wirkweise von Medikamenten hingewiesen bei Hitze - ein Fall eines 35jährigen Mannes wird erwähnt, der durch die Einnahme von Lithium verstorben ist.

Und dass nicht nur alte Menschen, sondern vor allem auch Kleinkinder gefährdet sind, Kitas sollten unbedingt klimatisiert werden und Schulräume. Sowieso sinkt auch die (Denk)- Leistung um 50% bei 30 Grad.

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[MaxJoy]

Schöne Sendung. Rettungssanitäter sind Helden.

 

[zui11]

Ende der 70er fprderte die Amerikanische Akademie der Wissenschaften Steuern zur Bekämpfung der dramatischen Abkühlung (der ein jahrzentelanger starker Anstieg des CO2 vorausging bzw die parallel damit begann...)

Hier mal ein Bericht von Spiegel TV aus 2007....als es die komplette Gleichschaltung der Medien (bei der eigentlich alle Alarmlocken läuten sollten) wie heute noch nicht gab....


Und: Was die hochsommerliche Hitze viel schädlicher (bzw die Menschen viel anfälliger für etwaige Folgen) macht, ist die gewollt gemachte Panik davor (Nocebo effekt). Siehe nur mal Lesch & CO ..und der immer weiter explodierende Arzneimittel-Konsum (siehe mein Beitrag weiter vorne)

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