慕尼黑工业大学( TUM )的Arne Skerra教授首次成功地将气态CO₂作为基础材料通过生物技术反应生产化学物质。这种产品是蛋氨酸，大规模用作必需氨基酸，特别是动物饲料中的必需氨基酸。这种新开发的酶法工艺可以取代目前的石化生产。 研究结果现已发表在《Nature Catalysis》杂志上。

目前，从石化原料中工业化生产蛋氨酸是通过六步化学工艺完成的，该工艺除了其他底物外，还需要剧毒氰化氢。2013年，世界上最大的蛋氨酸制造商之一的Evonik Industries邀请大学研究人员提出使蛋氨酸生产更加安全的新方法。甲硫氨酸在自然界中作为甲硫氨酸的降解产物出现，在常规过程中形成了一种简单的中间体。

TUM生物化学系的Arne Skerra教授解释说:“基于微生物中的甲硫氨酸被酶降解为甲硫氨酸并释放二氧化碳的想法，我们试图逆转这一过程，因为每一种化学反应原则上都是可逆的，但通常只有在大量使用能量和压力的情况下。”Skerra用这个想法参与了提案征集，Evonik制造商授予了这个概念并支持这个项目的研究。

在博士后研究人员Lukas Eisoldt的带领下，skera开始确定制造过程和生产必要生物催化剂(酶)的参数。科学家们进行了初步实验，确定了在生物催化过程中从甲硫氨酸生产甲硫氨酸所需的CO₂压力。令人惊讶的是，即使在相对较低的压力下，产量也出乎意料地高——大约相当于大约两巴的汽车轮胎中的产量。在仅为期一年的成就之上，Evonik制造商扩大了项目资助，现在该团队在博士学生Julia Martin的带领下，调查研究了反应的生化背景，并利用蛋白质工程优化了相关酶。

比光合作用更有效的反应  

经过几年的努力，不仅有可能将实验室规模的反应提高到40 %的产率，还可以阐明生化过程的理论背景。Arne Skerra报道说:“与复杂的光合作用相比，我们的过程非常优雅和简单，在这种光合作用中，自然也以生物催化的方式将CO₂结合到生物分子中作为构建模块。光合作用使用14种酶，产量只有20 %，而我们的方法只需要两种酶。”

未来，这种新型生物催化反应的基本原理可以作为工业化生产其他有价值的氨基酸或药物前体的模型。与此同时，Skerra教授的团队将利用蛋白质工程来改进这一已经获得专利的工艺，从而使其适合大规模应用。

这可能是第一次出现使用气态CO₂作为直接化学前体的生物技术制造过程。到目前为止，回收温室气体的尝试失败了，因为这是造成气候变化的一个主要原因，因为这样做需要极高的能量。