Algen als winzige Wasserstofffabriken

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt mit 4,3 Mio. Euro die Arbeit von acht deutschlandweit verteilten Arbeitsgruppen unter der Leitung der Fakultät für Biologie und Biotechnologie der Ruhruniversität Bochum (RUB), Blaualgen mit der Fähigkeit auszustatten, Wasser mit Hilfe des Sonnenlichts in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten.

In der Natur kommt jedoch kein Organismus vor, der Wasserstoff in größeren Mengen herstellt. Grünalgen können dies, aber nur unter künstlichen Bedingungen. Die Einzeller betreiben normalerweise Photosynthese und wandeln dabei mit Hilfe des Sonnenlichts Kohlendioxid in Sauerstoff und Kohlenhydrate um. Zwar besitzen sie auch ein Enzym, mit dem sie Wasserstoff herstellen können, die sogenannte Hydrogenase, jedoch nur unter speziellen Bedingungen, wie zum Beispiel Eintauchen in ein Schwefelbad. Die Alge reduziert dann ihren Stoffwechsel, ein Teil der Photosynthese läuft aber ganz normal weiter. Die überschüssige Energie wird schließlich in Form von Wasserstoff „entsorgt“. Auf diese Weise kann ein Kubikmeter Grünalgen unter idealen Bedingungen etwa 15.000 Liter Wasserstoff pro Jahr erzeugen. Um die Leistungsfähigkeit zu erhöhen, benutzen die Wissenschaftler deshalb Blaulagen, sogenannte Cyanobakterien, in die sie Hydrogenase aus Grünalgen „importieren“,  und die sie mit Hilfe gentechnischer Verfahren so optimieren, dass sie auch in Gegenwart von Sauerstoff voll funktionsfähig bleiben. Erwartet werden Wasserstoffproduktionsraten, die mindestens einen Faktor 100 über den höchsten Raten liegen, die sich zurzeit mit photosynthetischen Organismen erzielen lassen. Um die biotechnologische Wasserstoffherstellung wirtschaftlich konkurrenzfähig werden zu lassen ist es jedoch erforderlich, die Anlagen, in denen die Algen gezüchtet werden, zehnmal billiger werden zu lassen. Einige Firmen arbeiten mit den Forschern zusammen schon an einer neuen, günstigeren Generation von Fermentern.Mit den gentechnischen Neujustierungen wollen die Forscher schließlich erreichen, dass die Blaualgenzelle über 75 Prozent der verfügbaren Energie für die Erzeugung von Wasserstoff verwendet und nicht mehr so viel in neue Biomasse steckt: Die Cyanobakterienzelle wird praktisch zum lebenden Katalysator umfunktioniert, der sich durch Teilung stetig vermehrt und außer Wasser, Nährsalzen und Sonnenenergie keine weiteren Ansprüche hat.Weitere Informationen finden Sie hier.Bild: RUB – Prototyp des 100 L-Photobioreaktors. Er enthält Bakterien, die bei 30°C wachsenQuelle: www.chemie.de

Erstellt am 9.5.2013

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