Biogenes Methan

Methan ist nicht nur der wichtigste Bestandteil von Erdgas, das geochemisch in bekanntlich langen geologischen Zeiträumen entstanden ist. Es wird vielmehr täglich vor unseren Augen gebildet. Jeder kennt wohl die Gasbläschen, die aus stehendem Gewässer aufsteigen. Das ist mitnichten der Sauerstoff, den grüne Wasserpflanzen im Rahmen der Fotosynthese freisetzen. Es handelt sich vielmehr um Sumpfgas, dessen Hauptteil aus Methan besteht. Aber auch im Verdauungstrakt von Tieren wie den Wiederkäuern oder Termiten entsteht Methan. Bedeutende Methanquellen sind auch auftauende Permafrostböden oder Reisfelder. Allen Quellen gemeinsam ist, dass ihre Methansynthese unter Luftabschluss abläuft.

Anerobe Methanogenese
Das meiste biogene Methan entsteht tatsächlich unter Ausschluss von Sauerstoff. Dahinter stecken Bakterien, die zur Energiegewinnung Biomasse zersetzen. Dabei wird von Molekülen der Biomasse enzymatisch Wasserstoff abgespalten.


Bei aeroben Bakterien wird dieser Wasserstoff auf Sauerstoff übertragen (Atmung).


Steht der nicht zur Verfügung, können anaerobe Bakterien den Wasserstoff auch auf CO2 oder auf Hydrogencarbonat-Ionen übertragen (Gärung). Der Kohlenstoff wird dabei reduziert. Diese Reaktion kann man auf verschiedene Art und Weise formulieren:


So entsteht aus der am stärksten oxidierten Form des Kohlenstoffs CO2 seine reduzierteste Form, das Methan CH4.


Nichtenzymatische aerobe Methanogenese
Mittlerweile hat man festgestellt, dass es auch Mechanismen gibt, durch die ein bedeutender Teil des biogenen atmosphärischen Methans gebildet wird. Das ist immer dann der Fall, wenn die Pflanzen und Pilze unter Stress geraten - wie UV-Bestrahlung, Verletzung, Hitzeeinwirkung oder Sauerstoffmangel. Um es gleich zu sagen - warum das geschieht, ist völlig unklar. Das erstaunlichste ist, dass es sich sicher um nichtenzymatische Reaktionen handelt, deren Ablauf man aber noch nicht kennt.

Als molekulare Quelle für das Methan hat man durch Isotopen-Markierung zunächst die Aminosäure Methionin ausgemacht. Deren Molekül trägt am Ende einen quasi leicht abspaltbaren Methylrest.


Bei Pflanzen kommen noch die Pektine hinzu, schleimbildende Polysaccharide. Deren wesentlicher Baustein ist der Methylester der Galacturonsäure.


Dieser Methylester kann auf bislang noch unbekannte Art und Weise gespalten werden, wobei Methan freigesetzt wird.


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Letzte Überarbeitung: 13. Juni 2013, Dagmar Wiechoczek