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Wissen & Umwelt

Forscher kopieren Wasserstoff-Produktion von Algen

Bestimmte Algen sind in der Lage, Wasserstoff zu produzieren. Forschern ist es jetzt gelungen, diesen Mechanismus zu kopieren.

Kultur von Grünalgen in einem Glas (Foto: Ruhr-Universität Bochum)

Algen als Energie-Lieferanten. In 'Notzeiten' produzieren sie Wasserstoff

Bereits seit den 30er Jahren weiß man um die Fähigkeit einiger Algen, Wasserstoff zu produzieren. Lange Zeit blieb dieses Wissen jedoch weitgehend ungenutzt, erst in jüngerer Zeit erwachte das Interesse für diesen Mechanismus erneut. Forscher der Ruhr-Universität Bochum und der Wilhelms-Universität Münster konnten nun die am Prozess beteiligten Teile der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii isolieren und den Wasserstoff-Gewinnungs-Prozess im Reagenzglas nachstellen.

Sie verwendeten dafür einen Teil der an der Photosynthese beteiligten Bestandteile der Alge sowie das Enzym [FeFe]-Hydrogenase HydA1. Die Hydrogenase arbeitet mit dem aus der Photosynthesekette stammenden Protein Ferredoxin zusammen. Sie kann die Elektronen, die die Alge bei ihrer Photosynthese gewinnt, mit Protonen aus ihrer Umgebung zu Wasserstoff umsetzen. Unter Lichteinfluss erzeugen die kombinierten Komponenten bereits nach wenigen Minuten Wasserstoff.

Wasserstoffproduktion als Notlösung

Für die Alge selbst ist die Produktion von Wasserstoff nur eine Notlösung. Verfügt sie über ausreichend Nährstoffe, wandelt sie die Energie, die sie bei ihrer Photosynthese gewinnt, in Wachstum und Vermehrung um. Unter Nährstoffmangel vollzieht sie die Photosynthese jedoch nicht vollständig. Ihr Stoffwechsel läuft so weit weiter, dass sie sich noch fortbewegen kann, ihre Vermehrung hört jedoch auf. Der Wasserstoff fällt dabei als eine Art Abfallprodukt an und wird an die Umgebung abgegeben.

Erst vor wenigen Wochen hatten amerikanische Wissenschaftler eine vergleichbare Möglichkeit der Wasserstoffgewinnung vorgestellt. Sie nutzten jedoch statt der Alge ein Bakterium, das ebenfalls in der Lage ist, Wasserstoff zu produzieren. Nach Angabe der amerikanischen Forscher könnte man mit dieser Methode etwa 25 Mal so effizient Energie gewinnen wie mit derzeitig verwendeten Verfahren zur Gewinnung von Biodiesel oder Bioethanol. Die jetzt vorgestellte Methode der deutschen Forscher soll nach deren Aussage nochmals um das sechsfache effizienter sein.

Noch keine Revolution auf dem Energiemarkt

Die Entdeckungen könnten in der Zukunft eine wichtige Rolle bei der Produktion von Wasserstoff für Brennstoffzellen spielen. Trotz dieser Erfolge sind jedoch noch Hürden zu nehmen, bevor eine industrielle Nutzung denkbar ist. Zum Beispiel lässt sich zwar die Hydrogenase bereits mit Hilfe von Bakterien gezielt herstellen, allerdings ist sie noch sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff und wird bei Kontakt mit diesem zerstört. Die Bochumer Forscher versuchen nun, eine Lösung für dieses Problem zu finden.

Autor: Matthias Fingerhuth

Redaktion: Judith Hartl