Adrian Bunzel wird Max-Planck-Forschungsgruppenleiter am MPI-TM

Der Biochemiker verstärkt die Marburger Forschung mit neuen Ansätzen zu Kohlenstoff-Fixierung und nachhaltiger Energieerzeugung

Zum Juli 2025 wechselt der Biochemiker Dr. Adrian Bunzel von der ETH Zürich an das Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg. Dort wird er als einer von zwei Gruppenleitern im Schwerpunkt „Carbon Capture“ der Max-Planck-Gesellschaft forschen – mit dem Ziel, biologische Technologien zu entwickeln, die mithilfe von Sonnenlicht CO₂ aus der Atmosphäre einfangen.

Auf den Punkt gebracht

• Neue Max-Planck-Forschungsgruppe: Dr. Adrian Bunzel wird ab Juli 2025 Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und forscht im Bereich Kohlenstofffixierung und nachhaltige Energieerzeugung.
• Solar-Enzyme: Der Biochemiker entwickelt neue Enzyme, die Sonnenlicht nutzen, um Kohlenstoff zu fixieren, und setzt dabei auf Methoden wie Computational Protein Design und Directed Evolution.
• Forschungskooperation: Bunzel hebt die Bedeutung der interdisziplinären Zusammenarbeit und Marburger Expertise für seine Fragestellungen hervor.

Enzyme sind die Katalysatoren der Natur – sie beschleunigen biochemische Reaktionen und ermöglichen so das Leben. Adrian Bunzel wird in Marburg neue Enzyme entwickeln, die Sonnenlicht als Energiequelle nutzen, um Kohlenstoff zu fixieren. „Der Klimawandel erfordert entschlossenes Handeln – das Thema Nachhaltigkeit beschäftigt mich schon seit einiger Zeit. Während meiner wissenschaftlichen Laufbahn habe ich mich zunehmend gefragt, wie man Solarenergie und Biochemie hierzu kombinieren kann.“, so Bunzel.

Enzyme mit Solar-Antrieb

Um Enzyme mit der Fähigkeit auszustatten, Sonnenlicht als Energiequelle zu nutzen, setzt Bunzel auf zwei hochaktuelle Methoden: „Computational Protein Design“ – also die computergestützte Entwicklung neuer Proteine – und „Directed Evolution“, eine Technik, die die natürliche Evolution im Labor nachahmt, um Enzyme gezielt durch Mutationen und Selektion zu verbessern. Beide Methoden wurden in den vergangenen Jahren mit dem Nobelpreis ausgezeichnet – das KI-gestützte Proteindesign erst kürzlich im Jahr 2024.

Bunzel nutzt Proteindesign, um Enzyme so umzubauen, dass sie organische Photokatalysatoren binden – und damit Licht als Energiequelle nutzen können. Auf diesem Prinzip basierend hat er bereits Photoenzyme für biologische Solarzellen entwickelt, die Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Eine erste Generation dieser Photoenzyme wurde erfolgreich getestet, liegt in ihrer Effizienz jedoch noch etwa zehn- bis hundertmal unter der herkömmlicher Silizium-Solarzellen. Dr. Bunzel bleibt dennoch optimistisch: „Directed Evolution hat in der Vergangenheit vergleichbare Verbesserungen bei anderen Enzymen ermöglicht. Genau das wollen wir in Marburg versuchen.“

Neue Ansätze zur nachhaltigen CO₂-Fixierung

Aufbauend auf diesen ersten Durchbrüchen widmet sich Bunzel nun weiteren Herausforderungen am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie. So will er Photokatalysatoren mit Enzymen koppeln, die CO₂ fixieren können. „Wir statten Enzyme, die bereits CO₂ einfangen können, mit der Fähigkeit aus, Solarenergie zu nutzen“, erklärt er. „Die natürliche Photosynthese ist komplex und besteht aus vielen Einzelschritten – dabei gehen große Energiemengen verloren. Am Ende nutzt die Natur nur etwa ein Prozent der eingefangenen Sonnenenergie. Unser Ansatz ist direkter – und damit potenziell deutlich effizienter.“ Die enge Zusammenarbeit und die interdisziplinäre Forschungslandschaft in Marburg bieten laut Dr. Bunzel ideale Voraussetzungen. „Es braucht viel Zeit, um die Enzyme, die wir verwenden wollen, im Labor zum Laufen zu bringen. Hier in Marburg gibt es viele Expertinnen und Experten – wie Prof. Tobias Erb, Dr. Jan Schuller, Dr. Johannes Rebelein und Dr. Seigo Shima –, die bereits seit Langem mit diesen Systemen arbeiten. Von dieser Expertise können wir sehr profitieren“, so Dr. Bunzel.

Dr. Bunzel sieht in seinem Forschungsgebiet großes Potenzial für zentrale gesellschaftliche Herausforderungen – etwa im Bereich erneuerbarer Energien, der Kohlenstofffixierung und der nachhaltigen Nahrungsmittelproduktion. „Den Energiebedarf der Menschheit aus nachhaltigen Quellen zu decken, wird eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts sein“, sagt er. „Ich freue mich darauf, in Marburg dazu beizutragen, den Lösungen ein Stück näher zu kommen.“