Methanogenese ist die anaerobe mikrobielle Produktion von Methan (CH₄) durch methanogene Archäen (Methanogenen).
Biochemie
- Einzigartiges Enzym: Methyl-coenzym-M-Reduktase (MCR) katalysiert den letzten Schritt.
- Substrate: CO₂ + H₂ (wasserstoffotroph), Acetat (azetoklastisch), Methylverbindungen (methylotroph).
- Energieausbeute: niedrig (ΔG°' ≈ –30 bis –130 kJ/mol) → langsames Wachstum, geringe Biomasse.
Wichtige Umweltanforderungen
- Strikte Anaerobie: O₂ hemmt MCR und Methanogen-Enzyme.
- Organische Substanzversorgung: Fermenter (Bakterien) spalten Polymere → H₂, Acetat, Formiat für Methanogenen (Syntrophie).
- Temperatur: Mesophil (25–40 °C) oder thermophil (50–60 °C) Optima.
- pH: Neutral bis leicht alkalisch (6,5–8,0).
- Niedriger Sulfat: Sulfatreduzierer verdrängen Methanogenen bei H₂/Acetat.
Wichtigste natürliche Quellen
- Feuchtgebiete (größte natürliche Quelle).
- Reisfelder (überflutete Böden).
- Pansenfermentation von Wiederkäuern (Rinder, Schafe).
- Termiten, Mülldeponien, Sedimente, Permafrostauftauen.
Anthropogene Verstärkung & Minderung
- Nutztierhaltung, fossile Brennstoffgewinnung, Mülldeponien, Abwasser → ~60 % der globalen CH₄-Emissionen.
- Minderung: Futterzusätze (3-NOP, Seetang), Mistvergärer, Deponiegas-Erfassung, Leckreparatur, Ernährungsumstellung.
CH₄ ist 28–84× CO₂ GWP (100/20 Jahre); seine Reduktion ist ein schneller Klimahebel.
