Corona - Systemwechsel

https://www.youtube.com/watch?v=D94KDOULcOU

Es geht u.a. um die Änderung des politischen Systems - sehr realistisch, sehr eindrucksvoll ...

Jet streams - their feature and genesis

Most of the following videos are in English.

I was interested since years how the jetstreams are formed. There are two global jetstreams on Earth: the tropical jetstream and the polar jetstream.
The tropical one can be simply explained the polar one not so easy. Therefoer I try to collect some information on the polar jetstream - some videos but also scientific articles and possibly  textbooks.

Here is the first one - it stems from Tracie Schroeder

https://youtu.be/oCdqGkn-B1E

Tracie Schroeder published this video in 2014

How Earth's global wind belts form 

There is always some confusion about how the winds can be deflected in different directions. It is because the wind gets deflected from the direction it is traveling. Imagine you are walking along that arrow between 30*N and 60*N from the south to the north. The Coriolis will deflect you to the right of that direction, and your resulting direction will be to the east. The same thing if you are walking between 0* and 30* only now you are walking north to south. If you get deflected to the right, your resulting direction is to the east. Also, I keep meaning to go back and edit this, but only the circulation cells between 0* and 30* are called Hadley cells. Between 30* and 60* they are called Ferrell cells, and between 60* and 90* they are the polar cells.

https://youtu.be/4W2hWCXTedc

Amanda Pratt

Am 16.10.2013 veröffentlicht

Atmosphere Strucutre and Composition

https://youtu.be/UoEzXD8q4mY

Am 03.04.2014 veröffentlicht

UCI ESS 5 The Atmosphere (Spring 2014) Lecture 01: Composition and Evolution of the Atmosphere View the complete course: http://ocw.uci.edu/courses/ess_5_the_... Instructor: Julie Ferguson, Ph.D. License: Creative Commons CC-BY-SA More Information: http://ocw.uci.edu/info#termsofuse More courses at: http://ocw.uci.edu Description: The composition and circulation of the atmosphere with a focus on explaining the fundamentals of weather and climate. Topics include solar and terrestrial radiation, clouds, and weather patterns. Recorded April 1, 2014 Required attribution: Ferguson, Julie Earth Science System 5 (UCI OpenCourseWare: University of California, Irvine), http://ocw.uci.edu/courses/ess_5_the_.... [Access date]. License: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 United States License (http://creativecommons.org/licenses/b...).

Here is a video on Rossby waves

https://www.youtube.com/watch?v=7-v75_2IAzM

https://youtu.be/sCVIOYMPbAE 

Dr. Manishika Jain explains what are jet streams, formation of jet streams and various types of jet streams. Jet Streams @0:2 Conservation of Angular Momentum @2:54 Jet Streams – Concepts @4:15 Formation of Jet Streams @10:15

https://youtu.be/qxDfhzFZGXc

Dr. Manishika Jain explains 3 models of circulation: 1. Single Cell Circulation Model 2. Tricellular Circulation Model 3. Palmen Heat Convective Model Along with the concept of jet streams and rossby waves. Models of Circulation @2:11 Low Latitude Patterns @9:48 High Latitude Patterns – Most Common Pattern @10:14 High Zonal Index & Low Zonal Index @11:01 #Models #Zonal #Patterns #Latitude #Westerly #Polar #Theoretical #Circulation #Manishika #Examrace Join our fully evaluated UPSC Geography optional test series at - https://www.doorsteptutor.com/Exams/I..., Post evaluation get personalized feedback & improvement call for each test. IAS Mains Geography optional postal course visit - http://www.examrace.com/IAS/IAS-Flexi... For Maps and locations books click here - http://www.examrace.com/IAS/IAS-Flexi... CBSE NET Geography optional postal course visit - http://www.examrace.com/CBSE-UGC-NET/... Lectures organised in topics and subtopics: https://www.doorsteptutor.com/Exams/I... For IAS Prelims visit https://www.doorsteptutor.com/Exams/I... For Lecture Handouts visit http://www.examrace.com/Study-Materia... or do google search "Youtube Lecture Handouts Examrace 3 Models of Circulation" Have a doubt? No worries. We promptly respond to queries asked as comments. 

https://youtu.be/JRrM6Inrhn4

PDF: https://store.pmfias.com/
Website/notes: http://www.pmfias.com/

Climate Sensitivity - Improving Estimates

https://eos.org/research-spotlights/improving-estimates-of-long-term-climate-sensitivity?utm_source=eos&utm_medium=email&utm_campaign=EosBuzz030819

New modeling casts doubt on the suitability of running experiments with fixed sea surface temperatures to understand the effects of cloud aggregation on Earth’s climate.

Definition of climate sensitivity:
Climate sensitivity is the equilibrium temperature change in response to changes of the radiative forcing. ... The climate sensitivity specifically due to CO₂ is often expressed as the temperature change in °C associated with a doubling of the concentration of carbon dioxide in Earth's atmosphere.

For coupled atmosphere-ocean global climate models (e.g. CMIP5) the climate sensitivity is an emergent property: it is not a model parameter, but rather a result of a combination of model physics and parameters. By contrast, simpler energy-balance models may have climate sensitivity as an explicit parameter.
${\displaystyle \Delta T_{s}=\lambda \cdot RF}$
The terms represented in the equation relate radiative forcing (RF) to linear changes in global surface temperature change (ΔT_s) via the climate sensitivity λ.(https://en.wikipedia.org/wiki/Climate_sensitivity)

Radiative Forcing:

Radiative forcing or climate forcing is the difference between insolation (sunlight) absorbed by the Earth and energy radiated back to space.^[1] The influences that cause changes to the Earth’s climate system altering Earth’s radiative equilibrium, forcing temperatures to rise or fall, are called climate forcings.^[2] Positive radiative forcing means Earth receives more incoming energy from sunlight than it radiates to space. This net gain of energy will cause warming. Conversely, negative radiative forcing means that Earth loses more energy to space than it receives from the sun, which produces cooling.
Typically, radiative forcing is quantified at the tropopause or at the top of the atmosphere (often accounting for rapid adjustments in temperature) in units of watts per square meter of the Earth's surface. Positive forcing (incoming energy exceeding outgoing energy) warms the system, while negative forcing (outgoing energy exceeding incoming energy) cools it. Causes of radiative forcing include changes in insolation and the concentrations of radiatively active gases, commonly known as greenhouse gases, and aerosols.

 

Absorptionsspektren für CO2 und H2O-Dampf

Wie wird E-Mobilität beurteilt

 

https://edison.handelsblatt.com/erleben/e-go-chef-guenther-schuh-der-ueberflieger/24076046.html

https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/lithium-aus-lateinamerika-umweltfreundlicher-als-gedacht/24022826.html

Das ist ein neuer Beitrag zum Abbau von Lithium in Bolivien ... in dem zweiten Artikel sind auch mehrere Hinweise auf Studien über den Abbau von Lithium. Es könnte sein, dass die Umweltschäden doch nicht so groß sind, wie bisher angenommen!

https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/lithium-abbau-und-gewinnung-umweltgefahren-der-lithiumfoerderung/23140064.html

Alle sprechen über Lithium. Doch während Bergbaufirmen und Investoren feiern, leidet die Umwelt. Denn der Abbau greift massiv in die Ökosysteme ein.






Die Salzwüste Salar de Uyuni in Bolivien
Nein, kein Schnee: Der Bagger türmt einen Hügel aus lithiumreichem Salz auf.


https://www.mdpi.com/2079-9276/7/3/57
Lithium is a key component in green energy storage technologies and is rapidly becoming a metal of crucial importance to the European Union. The different industrial uses of lithium are discussed in this review along with a compilation of the locations of the main geological sources of lithium. An emphasis is placed on lithium’s use in lithium ion batteries and their use in the electric vehicle industry. The electric vehicle market is driving new demand for lithium resources. The expected scale-up in this sector will put pressure on current lithium supplies. The European Union has a burgeoning demand for lithium and is the second largest consumer of lithium resources. Currently, only 1–2% of worldwide lithium is produced in the European Union (Portugal). There are several lithium mineralisations scattered across Europe, the majority of which are currently undergoing mining feasibility studies. The increasing cost of lithium is driving a new global mining boom and should see many of Europe’s mineralisation’s becoming economic. The information given in this paper is a source of contextual information that can be used to support the European Union’s drive towards a low carbon economy and to develop the field of research. View Full-Text

Keywords: lithium; electric vehicle; source; industrial use

                        
 




                     



https://revistaexactamente.wordpress.com/2011/10/25/extraccion-de-litio-en-el-norte-argentino/


https://www.researchgate.net/publication/256371148_The_Evaluation_of_Brine_Prospects_and_the_Requirement_for_Modifications_to_Filing_Standards

https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/diese-emissionen-haben-batterien-von-elektroautos/22654274.html

Bei der Herstellung von Akkus und der Förderung der dafür benötigten Rohstoffe wird CO2 frei - deshalb starten Elektroautos mit einem Klima-Rucksack:
https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/diese-emissionen-haben-batterien-von-elektroautos/22654274.html

Unter der Haube sehen alle Akkus gleich aus. Doch das Innenleben kann sich beträchtlich unterscheiden – und damit auch der CO2-Fußabdruck.

In diesem Artikel ist klar: die dort erwähnten kWh sind  als maximale Ladekapazität zu verstehen. Man spricht von ca. 120 bis 160 Kilo CO2 Ausstoß bei einer Kapazität von 1 kWh. Ein Akku von ca. 30 kWh - emittiert also 3600 bis 4800 kWh CO2 bei der Herstellung.

Man muss allerdings gegen rechnen: die Herstellung von Bleiakkus emittiert auch CO2, auch die Herstellung von Verbrennungsmotoren ist wohl aufwändiger als die von Elektromotoren (wahrscheinlich 2 oder 4 pro Fahrzeug) - Die Bilanz könnte also durchaus zugunsten der Elektromobilität ausfallen.

Das Kobalt spielt auch eine Rolle, daher überlegt man, Akkus ohne Kobalt herzustellen:
https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/akkus-ohne-kobalt-sauber-aber-noch-nicht-marktreif/22847846.html

Kobalt wird derzeit für das Kathodenmaterial benutzt - Alternative könnte sein: Eisenphosphat bzw. Eisenoxyd. Auch wird anstelle von Lithium auch mit Natrium experimentiert (Natrium [A-gewicht 11] ist in derselben Periode des Periodensystems wie Lithium [A-gewicht 3]) - es könnte also ähnliche Eigenschaften haben. Und es gibt keine Beschränkungen im Bergbau ...

Das Problem der Lebensdauer der Li-Batterien
Normale Bleibatterien halten ca. 4-5 Jahre, manchmal auch länger ...

Lebensdauer Lithium Akkus:

Power to Gas

https://edison.handelsblatt.com/erklaeren/element-eins-deutsche-gasbranche-startet-grosses-power-to-gas-projekt/23872860.html?fbclid=IwAR1yF2GwnYjetkfcxstG_JK7m4GUQ8_6GBc6hh8JHfR3XgtB8n-AMOFsaM8&share=fb

Endlich eine Meldung, die die "Verschwendung" von regenerativer Energie zum Schleuderpreis bremsen könnte.

Hier wird auch die Umwandlung von Strom in H2 sowie von H2 plus CO2 in Methan diskutiert. Dieses Methan aber auch der Wasserstoff selbst. kann in den bestehenden Erdgasleitungen bzw. -Kavernen gespeichert werden und so die absolut variable Stromerzeugung durch Sonne und Wind in ihren Spitzen und Senken effektiv glätten.

Das Zauberwort für die Energiewende lautet: Power to Gas.

Der Greta-Effekt

Seit 2018 gibt es den sog. Greta - Effekt:

https://www.gea.de/welt/politik_artikel,-der-greta-effekt-_arid,6124738.html

Hier eine gute Analyse im Reutlinger General-Anzeiger

Auch aus dem Cicero kann hier zitiert werden, dort wird auch massiv zitiert, wie die sog. Klimaskeptiker (z.B. EIKE) argumentieren:

Eine Marionette grüner NGO's? 

Es ist ein Argument, mit dem auch andere Politiker versuchen, die Bewegung zu diskreditieren. Oder besser: totzuschlagen. Der Hass, der Greta und ihren Mitstreitern entgegenschlägt, nimmt langsam bedenkliche Ausmaße an. Dass sie eine PR-Marionette der Politik sei, ist noch eines der harmloseren Gerüchte. Und es ist wohl kein Zufall, dass es ausgerechnet von rechten Klimawandel-Leugnern gestreut wird. Dass eine 16-Jährige ihren Kopf nicht nur zum Zöpfetragen benutzt, das sprengt deren Menschenbild. Es kann nicht sein, was nicht sein darf. Deshalb müssen Verschwörungstheorien her. 
Sind es die Umweltorganisationen „Wedonthavetime AB“ oder Climate Justice Now, die Greta druckreife Reden ins Gepäck schmuggeln? Oder stecken ihre Eltern dahinter? Das sind so Gerüchte, die im Internet kursieren. Ihr Vater ist ein in Schweden bekannter TV-Schauspieler und Drehbuchautor, die Mutter Opernsängerin. Zusammen haben sie ein Buch über ihre Tochter geschrieben. Beide müssen sich inzwischen den Vorwurf gefallen lassen, sie würden die autistische Tochter vermarkten und an ihrem Siegeszug verdienen. Sogar von „Kindesmissbrauch“ und hybrider Kriegsführung ist die Rede. Hybride was? Nein, man hat sich nicht verhört. Es war die Bundeskanzlerin persönlich, die den Schülerprotest auf der Münchener Sicherheitskonferenz in die Nähe russischer Propaganda-Kampagnen rückte. 

 

Setzen, Sechs! 

Solche Reaktionen verraten mehr über die Absender als über den Adressaten. Dass eine 16-jährige bei ihren Ausflügen in die Politik unterstützt wird, versteht sich wohl von allein. Auch Provinzpolitiker leisten sich heute PR-Berater. Ist das nicht legitim? Dem Mädchen aber mit Blick auf seine seelische Behinderung jede Überzeugung abzusprechen, grenzt an Diffamierung.
Ein doppelter Riss geht durchs Land. Er verläuft nicht nur zwischen der politischen Elite und dem Volk. Er verläuft auch zwischen den Jungen und den Alten. Die demonstrierenden Schulschwänzer sind ein Test für unsere Demokratie. Wieviel Rebellion verträgt die Politik? Man geht nicht zu weit, wenn man sagt, dass ihn Gretas Hater nicht bestanden haben. Setzen, Sechs! 
Dabei hätten die Kritiker doch eigentlich allen Grund, sich über die Jugend von heute zu freuen. Die, so suggeriert die Bewegung #FridaysforFuture, lebt nicht in ihrer digitalen Filterblase. Sie steht mit beiden Beinen auf dem Boden im Leben und geht mit offenen Augen durchs Leben. Sie glaubt nicht alles, was man ihr erzählt. Sie demonstriert für ein besseres Klima. Und sie schafft es, ihren Forderungen Gehör zu verschaffen – nicht nur auf der Straße, auch auf der politischen Bühne. Es ist der erste Schritt auf dem Weg zum mündigen Bürger. 
Was wollen wir eigentlich mehr?

Big Data and Climate

https://www.nature.com/articles/s41558-019-0404-1

Dieser Artikel handelt von der Anwendung von "Big Data" in der Klimawissenschaft:

• Benedikt Knüsel,
• Marius Zumwald,
• Christoph Baumberger,
• Gertrude Hirsch Hadorn,
• Erich M. Fischer,
• David N. Bresch &
• Reto Knutti 

Nature Climate Change volume 9, pages196–202 (2019)

Abstract

Commercial success of big data has led to speculation that big-data-like reasoning could partly replace theory-based approaches in science. Big data typically has been applied to ‘small problems’, which are well-structured cases characterized by repeated evaluation of predictions. Here, we show that in climate research, intermediate categories exist between classical domain science and big data, and that big-data elements have also been applied without the possibility of repeated evaluation. Big-data elements can be useful for climate research beyond small problems if combined with more traditional approaches based on domain-specific knowledge. The biggest potential for big-data elements, we argue, lies in socioeconomic climate research.

Reduktion von CO2 aus der Atmosphäre

Grundsätzliches (2020-10-07)

Es gibt einige überlegungen, das CO2, das in unserer Atmosphäre ist, zu reduzieren. Hier ein kürzlich im Spiegel - Online erschiener Artikel über eine englische Firma.

http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/negative-emissionen-firma-nimmt-co2-fanganlage-in-betrieb-a-1252337.html

Das Verfahren befindet sich noch in einer gewissen Pilotphase. Scheint aber vielversprechend.

2020-02 Max-Planck-Forschung:

Eine hochinteressante Art, das CO2 aus der Atmosphäre zu holen - hier ein neuer Zugang mit Hilfe von Fotosynthese. Der Wirkungsgrad soll besser sein als bei natürlichen Pflanzen. Das Verfahren soll auch in der Lage sein, spezielle Materialien zu erzeugen. Leider noch "Labormuster".

 

Fotosynthese im Tropfen 

Pflanzen beherrschen sie bereits seit Jahrmillionen, Menschen möglicherweise bald ebenfalls: die Fotosynthese, also die Umwandlung von Kohlendioxid in nutzbare Kohlenstoffverbindungen mithilfe von Sonnenenergie. Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsnetzwerks MaxSynBio haben Forschende des Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg nun winzige Kompartimente entwickelt, in denen – ähnlich wie in den natürlichen Chloroplasten der Pflanzen – Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt wird. Dafür haben sie zunächst die Chloroplasten-Membran aus Spinatpflanzen isoliert und den darauf befindlichen Fotosyntheseapparat, der die Energie des Lichts in chemische Energie umwandelt, mit einem selbst entwickelten Reaktionsweg gekoppelt. 

Dieser aus 18 Enzymen bestehende CETCh-Zyklus nutzt die Energie, um aus Kohlendioxid Kohlenhydrate aufzubauen, und zwar effizienter als die natürliche Fotosynthese. Zusammen mit Kollegen aus Frankreich ha-ben die Max-Planck-Wissenschaftler eine Methode entwickelt, mit der sie ihren Stoffwechselweg in winzige Tropfen einschließen können. Auf diese Weise können sie Tausende standardisierter Kompartimente produzieren oder einzelne Tröpfchen individuell mit unterschiedlichen Eigenschaften versehen. Schon jetzt binden die künstlichen Chloroplasten Kohlendioxid 100-mal schneller als bisherige Systeme. Ein weiterer Vorteil: Diese Chloroplasten beschränken sich ausschließlich auf die Komponenten, die für den Ablauf der Fotosynthese unbedingt notwendig sind. Gleichzeitig sind sie aber nicht auf Enzyme aus der Natur angewiesen. Mit den neuen künstlichen Chloroplasten können die Forschenden also künftig Reaktionswege testen, die in der Natur nicht vorkommen. Solche lebensechten Systeme sollen in vielen technischen Bereichen angewendet werden, um nahezu beliebige Stoffe zu produzieren – zum Beispiel in der Materialforschung, der Biotechnologie und der Medizin. Außerdem könnten sie dazu beitragen, das Kohlendioxid in der Luft zu nutzen und das Treibhausgas als Rohstoffquelle der Zukunft zu erschließen. 

Halbsynthetische Chloroplasten: Die 0,1 Millimeter großen Tröpfchen enthalten die Membranen natürlicher Chloroplasten. Zusammen mit einem künstlichen Stoffwechselzyklus können sie mittels Sonnenenergie Kohlendioxid fixieren.

Der CECTH-Zyklus

22.11.2016

Mit künstlicher Fotosynthese CO₂ effizient binden

Das Treibhausgas Kohlendioxid könnte sich künftig mit einem neuen biologischen Mittel aus der Atmosphäre entfernen lassen. Denn ein Team um Tobias Erb, Leiter einer Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg hat nach dem Vorbild der Fotosynthese einen künstlichen, aber komplett biologischen Stoffwechselweg entwickelt, der Kohlendioxid aus der Luft mit 20 Prozent höherer Effizienz bindet, als das Pflanzen fotosynthetisch schaffen. Die Forscher haben das neue System, das sie in dieser Woche im Wissenschaftsmagazin Science vorstellen, zunächst am Reißbrett geplant - und dann im Labor in die Realität umgesetzt.

Eine der drängendsten Herausforderungen unserer Zeit ist der Klimawandel. Seit Beginn der industriellen Revolution ist die Konzentration an Kohlendioxid in der Luft durch den Menschen stetig angestiegen. Diese Zunahme heizt nach aller wissenschaftlichen Erkenntnis den Treibhauseffekt an und verändert das Klima. Die Konsequenzen sind bereits spürbar. Um die ökologische, aber auch soziale Herausforderung des Klimawandels zu meistern, "müssen wir also neue Wege finden, um das überschüssige CO₂ nachhaltig aus der Luft zu entfernen und in etwas Nützliches umzuwandeln", betont Erb, der im Marburger Max-Planck-Institut eine Nachwuchsgruppe leitet.

Theoretisch könnte man das Problem mit einer höheren land- und forstwirtschaftlichen Produktivität angehen. Denn Pflanzen fixieren über die Fotosynthese Kohlendioxid aus der Luft. Aus dem CO₂ produzieren sie über einen schrittweisen Prozess, den sogenannten Calvin-Zyklus, Zucker für ihre Ernährung. Jeder einzelne biochemische Schritt hin zum Zucker wird von einem eigenen Enzym angestoßen beziehungsweise beschleunigt. Die verschiedenen Biokatalysatoren sind dabei genau aufeinander abgestimmt, damit sie zusammenarbeiten können. Doch es gibt ein Problem: Das CO₂-bindende Enzym des Calvin-Zyklus in Pflanzen, in Fachkreisen RuBisCo genannt, ist vergleichsweise langsam. Außerdem irrt es sich häufig: Bei jeder fünften Reaktion schnappt sich RuBisCo statt eines CO₂- ein Sauerstoffmolekül.

Ein Bakterien-Enzym bindet CO₂ fehlerfrei und mit Turbo

"Da gibt es in der Natur CO₂-fixierende Enzyme ganz anderer Qualität", betont Erb. Solche Enzyme, die schneller und effizienter sind als die RuBisCo in Pflanzen, arbeiten natürlicherweise im Stoffwechsel von Mikroorganismen. Eines dieser Enzyme, mit dem unaussprechlichen Namen "Crotonyl-CoA Carboxylase/Reductase", hat Erb selbst aus einem Bakterium isoliert. Dieses Enzym irrt sich so gut wie nie - und arbeitet zudem gewissermaßen mit einem Turbo, denn es funktioniert zwanzigmal schneller als sein Gegenstück aus der Pflanzenwelt.

Noch in seiner Zeit an der ETH Zürich begannen Erb und sein Team darüber nachzudenken, wie man das Turbo-Enzym nutzen könnte, um damit CO₂ in organische Kohlenstoffverbindungen umzuwandeln. Doch dafür braucht es, wie im Calvin-Zyklus, weitere Enzyme. Diese konnten die Forscher aber nicht einfach aus dem Calvin-Zyklus übernehmen, weil dessen Biokatalysatoren nicht zum Turbo-Enzym passen.

Ein Stoffwechselweg mit 17 Enzymen aus neun Organismen

Daher hat Tobias Erb zunächst theoretisch einen neuen, auf den Namen CETCH getauften Zyklus (für Crotonyl-CoA/Ethylmalonyl-CoA/Hydroxybutyryl-CoA) mit möglichen passenden Enzymen und sämtlichen biochemischen Reaktionen entworfen. Aus Datenbanken mit 40.000 bekannten Enzymen hat er dann ein paar Dutzend Kandidaten gefischt, die die geplanten Aufgaben erfüllen könnten.

Anschließend hat Erbs Team in nur zwei Jahren sämtliche Enzyme in einem Reagenzglas zu einem "robust funktionierenden, optimierten Zyklus" zusammengefügt. Dabei haben die Forscher immer wieder neue Biokatalysatoren getestet, oft gentechnisch verändert und neue Kombinationen von Enzymen ausprobiert, um das System zu finden, indem die Komponenten optimal zusammen arbeiten.

Am Ende stand ein künstlicher CO₂-fixierender Zyklus - etwas, das in dieser Art nach Erbs Wissen "noch niemand geschafft haben dürfte." Beteiligt sind 17 verschiedene Enzyme, darunter drei "Designer-Enzyme", aus neun verschiedenen Organismen bis hin zum Menschen. Unterm Strich bindet der CETCH-Zyklus, mit dem die Marburger Forscher die Dunkelreaktion der Fotosynthese nachahmen, CO₂ mit 20 Prozent höherer Effizienz als der Calvin-Zyklus der Pflanzen.

Der CETCH-Zyklus kann verschiedene Substanzen produzieren

Der synthetische Stoffwechselweg des Marburger Max-Planck-Teams ist somit eine Pionierarbeit auf dem Gebiet der Synthetischen Biologie. In deren Zuge wollen Wissenschaftler unter anderem nach biologischen Prinzipien neue, für den Menschen nützlichen Systeme und Organismen bauen.

In Erbs Modell-Zyklus zieht seine Energie derzeit aus einer chemischen Reaktion und nicht aus Licht wie bei der Fotosynthese der Pflanzen, und am Ende kommt dabei die sogennante Glyoxalsäure heraus. "Der CETCH-Zyklus", sagt der Marburger, "kann aber so verändert werden, dass dabei zum Beispiel Rohstoffe für Biodiesel entstehen." Oder ein Antibiotikum oder viele andere Substanzen.

Anwendung in Bakterien, Algen oder kombiniert mit Solarzellen

Für die praktische Anwendung könnten die nötigen Gene für den Zyklus in ein Bakterium oder eine Alge verfrachtet werden. Diese veränderten Mikroorganismen würden dann das jeweils gewünschte Produkt herstellen - und könnten dazu einfach das CO₂ aus der Atmosphäre verwenden. Sie würden also das atmosphärische Treibhausgas nutzbringend umwandeln. Der CETCH-Zyklus könnte sich aber auch an Solarzellen koppeln lassen und die Elektronen, die diese liefern, zur Umwandlung von CO₂ in nützliche chemische Verbindungen verwenden.

Technisch erscheinen derlei Visionen nicht mehr unmöglich. Das Verständnis, wie man biologische Prozesse von Grund auf neu konstruieren kann, wird momentan innerhalb des MaxSynBio-Netzwerkes der Max-Planck-Gesellschaft intensiv erforscht. Tobias Erb möchte seinen Teil dazu beitragen, die grundlegenden Konstruktionsprinzipien des Metabolismus zu verstehen. "Unsere Wissenschaft zielt darauf ab, die Umwandlung von unbelebtem CO₂ in organische Materie neu zu erfinden. Unser Traum ist es, mithilfe von maßgeschneiderten Enzymen einen synthetischen Metabolismus 2.0 zu erschaffen, der jede beliebige Verbindung aus CO₂ herstellen kann."

https://science.sciencemag.org/content/sci/354/6314/900.full.pdf

plus sehr detailliertes Supplementary Material:

https://science.sciencemag.org/content/sci/suppl/2016/11/16/354.6314.900.DC1/Schwander.SM.pdf

Quelle: Max-Planck-Gesellschaft

 Weitere Quellen:

https://www.biologyonline.com/tutorials/plant-metabolism

https://www.biologyonline.com/dictionary/calvin-benson-bassham-cycle

https://www.britannica.com/science/mesophyll