Plastikfresser und Turbobäume: Wie wir das Klima retten, den Müll aus dem Meer holen und den ganzen Rest auch noch glänzend hinbekommen

Von Tara Shirvani

Bäume, die zehnmal mehr CO2 binden als alle bisher bekannten oder Bakterien, die das im Meer treibende Plastik einfach auffressen: Die Synthetische Biologie bietet erstmals eine realistische Chance, die dringendsten Probleme der Menschheit zu lösen.

Spannend und leicht verständlich porträtiert Tara Shirvani diese neue wissenschaftliche Disziplin, die unser aller Leben gerade grundlegend verändert. Mit anschaulichen Beispielen zeigt sie, welchen Nutzen wir alle jetzt schon jetzt daraus ziehen können.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: edition a
• Erscheinungsdatum: 22. Apr. 2023
• ISBN: 9783990016565

Buchvorschau

Syn… wie? Was dieses Buch will

»Synthetische Biologie« ist ein relativ neuer Begriff, der auf den ersten Blick abschreckend wirkt. Doch geben Sie dem Ganzen eine kleine Chance. Glauben Sie mir, es lohnt sich!

Sind Sie noch dabei? Wunderbar – dann das Wichtigste zuerst:

Wir können die Entwicklung der Menschheit und der Umwelt bisher in sechs Wellen beschreiben:

Für die siebente Welle gibt es genau zwei Möglichkeiten:

Ich kann den Aufschrei hier förmlich hören: Die Umwelt wird zerstört, wenn wir CO2 einsparen?? Stattdessen sollen wir Bakterien züchten und irgendwelche genmanipulierten Produkte entwickeln?? Ernsthaft?? Geht’s noch?? Jemand zu Hause??

Kurz zur Erklärung: Gemeint ist mit »Wir versuchen CO2 einzusparen« und »Umwelt wird zerstört« natürlich nicht, dass es schlecht ist, CO2 einzusparen. Im Gegenteil: Es ist das Gebot der Stunde. Aber: Wenn wir weiterhin unsere grundsätzliche Art und Weise zu produzieren beibehalten, unsere Art zu leben und uns zu ernähren, wird es sehr schwierig werden, auch nur Teile der Umwelt zu erhalten. Wir entwickeln E-Autos, wir recyclen Plastikflaschen (allerdings nur zehn Prozent und maximal dreimal, dann bleibt der Müll erst recht wieder übrig), wir versuchen alles Mögliche, aber – und wenn Sie ganz ehrlich zu sich selbst sind, haben Sie dieses Gefühl schon lange – das geht sich alles bei weitem nicht aus. Hinzu kommt, dass Verzicht in der Geschichte der Menschheit nie funktioniert hat. Menschen sind bis zu einem gewissen Grad egoistisch und mit welchem Argument soll allen Menschen dieses Planeten das Recht auf angenehmes Wohnen, gesundes Essen oder einen Kühlschrank verwehrt werden? Es werden sicher fünf Milliarden Menschen sagen, wir verstehen, dass ihr Amerikaner und Europäer Autos fährt, schicke Häuser bewohnt und nach der Sauna das Bier aus dem Kühlschrank nehmt. Wir hätten das zwar auch gern, aber schon klar, wegen dem Klima geht das jetzt nicht mehr, also verzichten wir – Hand drauf! Hinzu kommt, dass wir bis 2070 immer mehr werden, am Ende zehn Milliarden, dann geht’s wahrscheinlich erst wieder runter mit den Bevölkerungszahlen. Sehen wir also endlich den Tatsachen ins Auge und verabschieden wir uns von dieser Vogel-Strauß-Politik, die derzeit so beliebt ist.

Kurz und bündig auf einen Nenner gebracht:

Mit allen herkömmlichen Bemühungen, CO2 einzusparen, wird es uns nicht gelingen, den Klimawandel zu stoppen, die Zerstörung aller – ja, aller – Ökosysteme aufzuhalten, Pandemien einzudämmen und verheerende Kriege und Flüchtlingsströme entstehen zu lassen und letztlich werden wir uns selbst als Spezies Mensch auszulöschen.

Das sollte uns endlich einmal klar werden. Wir werden das Ganze mit Vollgas an die Wand fahren, wenn wir so weitermachen, E-Auto hin, Flugverzicht her. Warum? Ganz einfach: All unsere bisherigen Bemühungen bekämpfen nur Symptome, nicht aber die Ursache des ganzen Dilemmas.

Also alles verloren? Sollten die, denen es gut geht, noch etwas Party machen, bevor das Ganze den Bach runter geht? Und für alle anderen gilt eben: Pech gehabt?

Nicht unbedingt.

Gibt es noch eine Möglichkeit, diese Zukunft, die insbesondere für unsere Kinder alles andere als lustig aussieht, etwas schöner zu gestalten?

Ja, die gibt es.

Es gibt sie deshalb, da momentan verschiedene Entwicklungen gleichzeitig zusammenlaufen: Die Rechenleistung der Computer wächst immer schneller, das ist zum Teil beängstigend, vor allem aber auch sehr gut, denn wir können dadurch immer schneller verstehen, wie alles auf der Erde zusammenhängt und aufgebaut ist. Zweitens haben sich die Kosten dramatisch reduziert, um das Funktionieren der Genetik zu verstehen, das heißt die Bestandteile von einfachen Organismen wie Bakterien zu zerlegen und neu zusammenzusetzen. Dadurch können wir die Art und Weise, wie wir künftig Waren herstellen, auf völlig neue Beine stellen.

Wenn wir uns die einfachste Form eines Organismus als Fabrik vorstellen, die einen bestimmten Stoff produziert, dann können wir jetzt diese Fabrik so verändern, dass sie jeden Stoff herstellt, den wir wollen. Diese Arbeitsweise, bei der wir die Bestandteile der Fabrik auseinandernehmen und wieder neu zusammensetzen, nennt man »Synthetische Biologie« oder abgekürzt »Synbio«.

Jetzt kurz zur Ursache des Dilemmas, in dem wir uns befinden: Wir haben ein Problem mit CO2 in der Atmosphäre, da wir bisher so viel Öl und andere fossile Brennstoffe verbrannt haben. Dadurch wird es auf der Erde immer wärmer und es gibt immer weniger Platz zum Leben. Gleichzeitig werden wir aber immer mehr und brauchen daher nicht weniger, sondern mehr Platz zum Leben und natürlich auch mehr Nahrung.

Um die Ursache des Problems anzugehen, müssen wir eine Methode finden, wie wir kein CO2 mehr produzieren, den bisher produzierten Dreck beseitigen, neue Formen finden, wie wir unbewohntes Land wieder bewohnbar machen können und die Erträge unserer Landwirtschaft deutlich steigern.

Ist das möglich?

Ja, ist es.

Wir ersetzen industrielle, »schmutzige«, Fabriken und Reaktoren durch biologische, »saubere«, Fabriken und Reaktoren.

Der entscheidende Punkt dabei: Mit neu zusammengesetzten Organismen benötigen wir keine Verbrennung mehr. Mit anderen Worten: Nachdem wir 200 Jahre lang alles verheizt haben, was uns in die Finger gekommen ist, produzieren wir künftig bei Raumtemperatur. Ein Streichholz zünden wir dann nur mehr für ein Kerzenlicht-Dinner an.

Und das CO2, das bereits in der Atmosphäre ist? Das Plastik in den Weltmeeren? Die schmelzenden Polkappen? Bekommen wir auch hin.

Wir entwickeln dazu andere Bakterien und Enzyme, die den Müll entfernen und die Ökosysteme wieder herstellen. Nach der Zeit des Öls und der Zeit des Computers ist die Zeit der Biologie angebrochen. Zumindest wenn wir das wollen. Es liegt an uns.

Wir können die Art und Weise, wie wir produzieren, wie wir uns ernähren und wie wir leben, auf völlig neue Beine stellen, ohne auf etwas verzichten zu müssen. Und zwar wir alle. Nicht nur ein paar Auserwählte. Wir können unsere Wälder, Meere, Polkappen, Tiere und Pflanzen erhalten und wieder mit der Natur im Einklang leben. Wir können das Ruder noch herumreißen. Aber wir müssen es wollen.

Dieses Buch will Ihnen zeigen, wie weit die Synthetische Biologie schon in einigen Bereichen ist und in naher Zukunft wahrscheinlich sein wird. Am Schluss des Buches werden einige Branchen erwähnt, in denen sich der Produktionsprozess aller Voraussicht nach am schnellsten und drastischsten verändert. Wer hier bereits heute den richtigen Unternehmen vertraut, muss sich eigentlich nur mehr zurücklehnen und warten. Neben einigen Interviews mit führenden Experten auf ihrem Gebiet steht am Ende jedes Kapitels noch eine kurze persönliche Episode – wenn Sie die kleinen Einblicke langweilen sollten, überspringen Sie diese einfach.

Ich wünsche Ihnen viel Spaß beim Lesen!

Tara Shirvani

Das am häufigsten verwendete Material der Welt

»We Built This City«

Starship

Kein Material wird öfter von Menschen hergestellt als Beton. Der Grund ist einfach: Es gibt nur wenige Materialien, die so vielseitig, belastbar und kostengünstig wie diese Mischung aus Zement, Wasser und Sand sind. Die hohe thermische Masse und geringe Luftinfiltration von Beton tragen dazu bei, den Energiebedarf für das Heizen und Kühlen von Gebäuden zu senken. Leider gibt es aber auch einen unschönen Nebeneffekt: Die Herstellung von Beton verursacht enorme CO2-Emissionen. Wirft man nun einen Blick in die Natur, stellt man fest, dass sie ebenfalls mit Beton baut. Allerdings mit einer Methode, bei der die Umwelt nicht verschmutzt wird. Warum können wir uns also nicht einfach von den natürlichen Ökosystemen der Erde inspirieren lassen? Wenn die Natur Zement ohne CO2 herstellen kann, warum können wir das dann nicht auch?

Derzeit produzieren wir jedes Jahr 4,4 Milliarden Tonnen Beton und es wird erwartet, dass diese Zahl bis 2050 auf über 5,5 Milliarden Tonnen ansteigt, da die Städte in den ärmeren Ländern rasch wachsen. Dies entspricht einem Anteil von acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen. Das ist gigantisch! Diese Zahl, die 2,8 Milliarden Tonnen CO2 entspricht, ist so groß, dass die Industrie, wäre sie ein Land, nach China und den Vereinigten Staaten der drittgrößte CO2-Emittent der Welt wäre. Zudem verbraucht diese Industrie auch enorme Mengen an Wasser und produziert während des Herstellungsprozesses ein schlammiges industrielles Abfallprodukt ohne großen zusätzlichen Nutzen.

Der Zement der Muscheln

Vergleichen wir die CO2-Emissionen der traditionellen Methode der Zementherstellung mit einer Krankheit, dann sollten wir uns darauf konzentrieren, die Ursache der Krankheit zu behandeln – und nicht nur die Symptome. Das heißt anstatt die traditionelle Methode der Zementherstellung mühsam und mit hohen Kosten zu verbessern, sollten wir versuchen, Zement anders und ohne CO2-Emissionen herzustellen.

Bevor Sie sich jetzt kopfschüttelnd abwenden: In den USA gibt es bereits das erste Unternehmen, das mithilfe von Bakterien grünen, nachhaltigen Biozement bei Raumtemperaturen ohne CO2-Emissionen herstellt. Das Unternehmen vertraut hierbei auf Bakterien, die bereits seit Urzeiten Zement herstellen. Denken Sie nur an Muscheln – die schützende äußere Schicht besteht aus Kalziumkarbonat, dem harten Stoff, der in Kalkstein vorkommt. Hartkorallen, unsere Zähne und Knochen, Kalksteinhöhlen – sie alle bestehen im Wesentlichen aus demselben Material. Durch die Synthetische Biologie sind wir nun erstmals in der Lage, auf biologische Weise Kalziumkarbonat und Bio-Zementsteine herzustellen. Der Prozess ist recht einfach: In der Natur gibt es Mikroorganismen wie Bakterien und Algen, die sich aus organischen Abfällen bilden. Allerdings herrschen in der Natur nur alle paar Jahrhunderte die richtigen Bedingungen für diesen Vorgang. Das heißt der Prozess der Kristallbildung durch Bakterien ist sehr langsam. Die richtigen Bedingungen können sich über Hunderte oder Tausende von Jahren hinziehen. Dank entscheidender Fortschritte in der Synthetischen Biologie können wir diese Bakterien nun dazu bringen, innerhalb von zwei bis drei Tagen Zement herzustellen. Ein Prozess, der in der Natur Tausende von Jahren dauern würde, dauert jetzt nur mehr wenige Tage.

Von 2.700 Grad auf 27 Grad

Und was noch besser ist: Der gesamte Prozess findet bei Raumtemperatur statt, ohne dass fossile Brennstoffe verbrannt werden müssen. Die hungrigen Bakterien umgehen nicht nur den hohen Wärmebedarf herkömmlicher Zementöfen, sie absorbieren auch CO2 aus der Atmosphäre, um Kalziumkarbonat herzustellen. Da kein Brennofen erforderlich ist, verbraucht Biozement viel weniger Energie und stößt daher auch viel weniger CO2 in die Atmosphäre aus.

Der Brennofen, in dem Temperaturen von 2.700 Grad Celsius herrschen, wird vollständig durch einen Bioreaktor ersetzt, der mit Raumtemperatur, beispielsweise 27 Grad Celsius, arbeitet. Diese Methode