Projekt CARMA

Der Programmraum zwischen Oberösterreich, Südböhmen und Südmähren steht vor großen ökologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen, insbesondere durch hohe CO₂-Emissionen aus Industriebranchen wie der Stahl-, Zement- und Energieproduktion. Gleichzeitig sind Österreich und Tschechien stark vom Klimawandel betroffen, etwa durch Dürreperioden und Überschwemmungen. Seit 1900 ist die Temperatur in Österreich um 3,1 °C gestiegen – deutlich über dem globalen Durchschnitt.

Die CO₂-Emissionen lagen 2023 bei 114 Mio. Tonnen in Tschechien und 68,7 Mio. Tonnen in Österreich. Hauptverursacher sind die Industrie in Österreich (34 %) und der Energiesektor in Tschechien (ca. 30 %). Daher liegt hier besonders großes Potenzial zur Emissionsreduktion.

Eine weitere Herausforderung ist die Abhängigkeit der Aquakultur von importiertem Fischmehl und Soja, da es an regional erzeugten und ökologisch vertretbaren Futtermittelalternativen fehlt. 

Das Projekt CARMA widmet sich dieser doppelten Herausforderung: zuerst soll CO₂ mittels Elektrolyse in Methan, einen wichtigen Energieträger für industrielle Prozesse, und anschließend mittels methanotropher Mikroorganismen in mikrobielle Biomasse umgewandelt werden. Abschließend wird die Nährstoffzusammensetzung dieser alternativen Proteinquelle bewertet und ihre Verdaulichkeit anhand von Fütterungsversuchen mit Fischen untersucht (Abb. 1). An diesem grenzübergreifenden Forschungsansatz arbeiten vier Forschungseinrichtungen aus Oberösterreich, Südböhmen und Südmähren zusammen.

Im Rahmen des Projekts CARMA werden durch grenzübergreifende Zusammenarbeit zwei zentrale Lösungsansätze entwickelt:

Erstens wird ein Verfahren erarbeitet, mit dem CO₂ mittels Elektrolyse in Methan umgewandelt werden kann. Methan ist ein wichtiger Energieträger für industrielle Anwendungen.

Zweitens konzentriert sich das Projekt auf die Umwandlung industrieller CO₂-Emissionen in hochwertiges mikrobielles Protein und leistet damit einen Beitrag zur nachhaltigen Ressourcennutzung.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem Wissenstransfer und der Vernetzung: Dazu zählen mehrere Projektworkshops sowie ein zweitägiger Abschlussworkshop. Ziel dieser Veranstaltungen ist es, Forschungsergebnisse in die praktische Anwendung zu überführen, den Austausch zwischen relevanten Akteuren zu fördern und Impulse für die weiterführende Nutzung der Ergebnisse zu schaffen.

Die Ergebnisse der drei Arbeitspakete werden in insgesamt vier Open-Access-Publikationen veröffentlicht. Ergänzend wird ein technisches Datenblatt erstellt, das grundlegende Informationen zum Futterwert des mikrobiellen Proteins enthält. Diese Daten werden in einer frei zugänglichen Datenbank bereitgestellt, sodass beispielsweise Futtermittelentwickler, Forschende und weitere Interessierte darauf zugreifen und sie in unterschiedlichen Kontexten nutzen können.

Die Forschungsaktivitäten sind in drei Arbeitspakete unterteilt. Im ersten Arbeitspaket steht die Umwandlung der CO₂-Emissionen in Methan im Vordergrund. Dabei werden 3D Elektroden entwickelt und Elektrolysezellen optimiert, um eine vollständige CO₂-Umwandlung unter geringem Energieaufwand zu ermöglichen. Das zweite Arbeitspaket widmet sich der Umwandlung von Methan in mikrobielle Biomasse. Hierzu werden geeignete Bakterien in speziell optimierten Nährmedien kultiviert. Parallel erfolgt die Entwicklung eines Bioreaktors, um optimale Strömungsbedingungen, ein stabiles Bakterienwachstum und eine effiziente Proteinproduktion zu erreichen. Im dritten Arbeitspaket wird die praktische Anwendbarkeit der gewonnenen Biomasse als alternative Proteinquelle in der Tierernährung, insbesondere in der Aquakultur, überprüft. Dafür wird das mikrobielle Protein hinsichtlich seiner Grundzusammensetzung bewertet und die Verdaulichkeit an Fischen getestet.

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