RAPID CITY / LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende der South Dakota Mines entwickeln CO2-Abscheidung mit mikrobeninspirierten Enzymen, die aus Industrieemissionen direkt Mineralien erzeugen. Laut der Projektleitung soll der Prozess Reaktionszeiten von Jahren auf Minuten verkürzen und auch unter harten Bedingungen an Kraftwerken funktionieren. Für die Umsetzung liefert das Startup Carbon EnZero spezielle Enzyme statt kompletter Capture-Anlagen und will ab 2026 ein erstes Beta testen. Damit positioniert sich die Technologie als komplementärer Ansatz neben etablierten Capture-Playern und molekularen Alternativen.
Auf den ersten Blick wirkt das Problem vertraut: Industrieanlagen stoßen weiterhin große Mengen CO2 aus, und jede zusätzliche Minute, die für die Umwandlung oder Speicherung gebraucht wird, kostet Zeit und Geld. Genau an dieser Stelle setzt ein neues Enzymkonzept an, das Forschende an South Dakota Mines aus dem Untergrund der Black Hills ableiten. Statt Kohlendioxid lediglich „wegzuverfrachten“, soll es direkt aus Abgasströmen herausgelöst und anschließend in wertvolle Feststoffe überführt werden. Damit rückt eine biochemisch getriebene Carbon-Capture-Variante in den Fokus, die den Energie- und Anlagenaufwand entlang der Prozesskette reduzieren will.
Technisch basiert der Ansatz auf mikrobeninspirierten, künstlich weiterentwickelten Enzymen, die Tanvi Govil, Assistant Professor an South Dakota Mines, gemeinsam mit ihrem Team entwickelt. Ausgangspunkt sind Mikroorganismen, die tief unter der Black Hills in der Tiefe vorkommen und am Sanford Underground Research Facility untersucht wurden. Die Idee: Enzyme mit passender Selektivität und Reaktionskinetik sollen CO2 direkt aus industriellen Emissionen abziehen, ohne dass dafür zunächst ein klassischer, zeitintensiver Zwischenprozess nötig ist. Laut Govil lernen die Forschenden aus den Eigenschaften der Organismen und übertragen dieses Funktionsprinzip so auf Enzymvarianten, die CO2 gezielt entfernen.
Besonders relevant ist die angestrebte Beschleunigung. Das Team beschreibt, dass die Reaktionen, die unter herkömmlichen Bedingungen Jahre dauern können, auf wenige Minuten heruntergebrochen werden sollen. Das ist nicht nur ein Laborargument, sondern eine betriebliche Stellgröße: Wenn CO2 in einem Prozessschritt schneller gebunden wird, sinkt die erforderliche Verweilzeit im Reaktor, und die Anlage kann entweder kleiner dimensioniert oder stärker ausgelastet werden. Hinzu kommt, dass die Enzyme für „raue“ Umgebungen ausgelegt sind – vergleichbar mit Bedingungen in Kraftwerken oder anderen industriellen Anlagen, in denen Temperatur, Verunreinigungen und variierende Gaszusammensetzungen eine konstante Herausforderung darstellen.
Im nächsten Schritt adressiert das Verfahren die Frage, was am Ende aus dem erfassten CO2 wird. Anstatt CO2 dauerhaft zu lagern, bindet der Prozess das Gas mit Hilfe von Kohleasche zu Calciumcarbonat (CaCO3). Dieses Mineral wird typischerweise als Baustoffkomponente genutzt, etwa um Beton zu stabilisieren oder zu verstärken. Aus Marktsicht ist das ein interessanter Perspektivwechsel, weil es nicht nur um Speicherung geht, sondern um die Verwertung eines Abfallstroms (Kohleasche) in einem Produktkontext. Damit ähnelt der Ansatz in der Logik eher einer „Mission“ Richtung Mineralisierung als der rein geologischen Sequestrierung.
Für die Markteinführung nutzt Govil mit Carbon EnZero ein Modell, das sich von großen „End-to-End“-Carbon-Capture-Systemen abgrenzt. Das Startup will nicht die komplette Capture-Anlage bauen, sondern hochspezialisierte Enzyme liefern und die Integration gemeinsam mit Engineering-Partnern bei Industrieanlagen umsetzen. Damit entsteht eine klare Rollenverteilung: Die Industrie behält den Anlagenbetrieb im Griff, das Startup optimiert das katalytische Kernstück. Wettbewerber wie Climeworks (als Alternative im Bereich Capture/Prozessketten) oder Carbon Engineering (als Referenz für Abscheidungsansätze im weiteren Capture-Spektrum) zeigen, wie vielfältig die Strategien sind; Carbon EnZero positioniert sich jedoch stärker auf der enzymatischen Prozessinnovation und dem schnellen Pilotieren.
Branchenseitig wird die entscheidende Hürde ohnehin meist ähnlich beschrieben: Technische Wirksamkeit im Labor muss sich in einem dynamischen Industrieumfeld beweisen, inklusive Skalierung, Stabilität und Wartbarkeit. Govil kündigt deshalb konkret an, dass nach ersten Schritten nun ein mobiler Pilot entwickelt werden soll, um die Technologie an echten Industrie-Standorten zu testen. Parallel läuft die Kommerzialisierung über eine frühe Funding- und Validierungsphase: Carbon EnZero gewann nach der Meldung den ersten Platz und 20.000 US-Dollar im South Dakota Governor’s Giant Vision Business Plan Competition. Der Zeitplan sieht Beta-Tests 2026 vor, bevor eine breitere Rollout-Strategie möglich wird.
Damit wird auch die regulatorische Dimension greifbar. CO2-Abscheidung und -Nutzung (CCU) unterliegen in vielen Regionen Umwelt- und Emissionsvorgaben, zudem stellen Behörden Anforderungen an Messmethoden, Nachweise der Emissionsreduktion sowie die Einordnung von Nebenprodukten. Bei einem mineralisierenden Prozess rücken zusätzlich Fragen nach der Zusammensetzung von Kohleasche, möglichen Verunreinigungen und der Eignung des entstehenden Calciumcarbonats in den Fokus. Gerade für Unternehmen, die solche Technologien testen oder später einsetzen, wird daher entscheidend, wie lückenlos die Umweltwirkung dokumentiert werden kann – von der Abgascharakterisierung bis zum Produkt-Nachweis.
Ausblickend dürfte die nächste Phase vor allem eine „Engineering-to-Operations“-Übersetzung sein: Enzyme müssen nicht nur CO2 binden, sondern unter realen Belastungen über genügend lange Intervalle stabil bleiben, und die Prozessführung muss sich in bestehende Abgasströme integrieren lassen. Wenn der mobile Pilot 2026 valide Daten liefert, könnte das den Weg für modular skalierbare Deployments öffnen – etwa über Reaktor-Module, die mit bestehenden Anlagenkomponenten kombiniert werden. Für Entwickler und Industriepartner entsteht damit eine Chance, biokatalytische Prozessschritte als Baustein in Carbon-Reduction-Architekturen zu verankern, insbesondere dort, wo Abgaszusammensetzung und Lastwechsel kontinuierlich auftreten.
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