So entschlüsseln Forschende, wie gekoppelte Metalloenzyme funktionieren: Daten aus dem Labor werden am Computer in dreidimensionale Bilder übersetzt. © Klyne, Humphrey/UniSysCat
Die Umwandlung von CO2 zu Wertstoffen: Die Natur zeigt, wie
Man stelle sich vor, man könnte CO2 direkt aus der Luft ziehen, es umwandeln und daraus wertvolle Rohstoffe, wie beispielsweise (längerkettige) Kohlenwasserstoffe, gewinnen. Was für uns noch utopisch klingt, beherrschen metallhaltige Enzyme seit Millionen von Jahren: Mikroben wandeln CO2 in mehreren Schritten in Essigsäure um.
Die zentralen Schritte dieser Reaktion werden von einem Enzymkomplex katalysiert, der das CO2 zuerst zum giftigen Kohlenmonoxid umwandelt und im folgenden Schritt aktivierte Essigsäure bildet. Wenn wir verstehen, wie der Natur diese Umwandlung gelingt, könnten wir sie weiter optimieren, unsere Energiesysteme klimafreundlicher machen und die Energiewende beschleunigen.
Atomen über die Schulter schauen
Doch selbst die schärfsten Mikroskope stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, diesen Prozess in seiner vollen Komplexität zu erfassen. Deshalb setzen die Forschenden bei UniSysCat auf hochentwickelte Methoden, die es ihnen ermöglichen, den Molekülen bei ihren Reaktionen buchstäblich über die Schulter zu schauen. Sie kombinieren Experimente und Berechnungen am Computer: So lassen sich aus Daten aus dem Röntgenlabor dreidimensionale Bilder der Moleküle erstellen. Ihre Forschung zielt darauf ab, die ablaufenden Mechanismen bis ins Detail zu verstehen – eine entscheidende Voraussetzung dafür, diesen natürlichen Prozess eines Tages vielleicht sogar künstlich nachahmen zu können.