Wasserstoff aus dem Reagenzglas
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Wasserstoff aus dem Reagenzglas

Links: Wasserstoffbildung in einer verschlossenen, unter Schwefel-Mangel kultivierten C. reinhardtii-Kultur. Rechts: Unter Nähstoffmangel fließen die in der Photosynthese angeregten Elektronen aus der Wasserspaltung in die H2-Bildung. Der entscheidende Schritt ist die Wechselwirkung zwischen Ferredoxin PetF und der [FeFe]-Hydrogenase HydA1. Sie setzt zwei nacheinander aufgenommene Elektronen mit H+-Ionen zu Wasserstoff um, der aus der Zelle entweicht. Download (727.9 kB)

Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft: Ohne Ausstoß von CO2 und Schadstoffen lässt sich daraus Strom gewinnen. Die umweltfreundliche Herstellung ausreichender Mengen Wasserstoffs beschäftigt daher die Forschung seit langem. Als mikroskopisch kleine Fabrik steht dabei die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii im Mittelpunkt, die unter Stress Wasserstoff bilden kann. Bochumer Biologen ist es jetzt gelungen, die dafür verantwortlichen Bestandteile der Alge zu isolieren und die Produktion ins Reagenzglas zu verlegen. „Dieses natürliche System erzeugt sechsmal so viel Wasserstoff wie ein halb-artifizielles, über das amerikanische Kollegen erst kürzlich berichtet haben“, sagt Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Thomas Happe. Darüber hinaus klärten die Forscher die Reaktion im Detail auf und ebneten so den Weg zur Optimierung der Wasserstoffausbeute. Die Forscher berichten im Journal of Biological Chemistry.

Notlösung für die Alge

Für die Grünalge ist die Wasserstoffproduktion eine Notlösung. Während sie die durch die Photosynthese gewonnene Energie unter normalen Bedingungen in Zellvermehrung und Wachstum investiert, fehlen ihr dafür bei Nährstoffmangel die Bausteine. Um die bei der Photosynthese aus Lichtenergie gewonnenen Elektronen trotzdem loszuwerden, setzt die Alge sie mit Hilfe eines speziellen Enzyms, der Hydrogenase, mit Protonen zu Wasserstoff um, den sie an ihre Umgebung abgibt. Schon lange experimentiert die Forschung mit Algenreaktoren, die auf diese Weise Wasserstoff herstellen. „Dieser langgehegte Traum der Forschung von der Erschließung der Solarenergie konnte bislang aber leider nur sehr ineffektiv umgesetzt werden“, erklärt Prof. Happe.

Weitere Informationen
http://www.pm.ruhr-uni-bochum.de/pm2010/msg00009.htm