Wasserstoff aus Blaualgen: Forschungsteam löst zentrales Produktionsproblem

Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Kassel, der Ruhr Uni Bochum und Universidade Nova Lissabon hat eine neue Methode zur biologischen Wasserstoffproduktion entwickelt. Cyanobakterien – umgangssprachlich auch als Blaualgen bekannt – sind unter bestimmten Bedingungen in der Lage, über Photosynthese Wasserstoff zu erzeugen.

Sauerstoff hemmt die Wasserstoffproduktion

Bislang stand diesem Ansatz jedoch ein grundlegendes Problem entgegen: Der bei der Photosynthese zwangsläufig entstehende Sauerstoff hemmt die sogenannten Hydrogenasen – jene Enzyme, die für die eigentliche Wasserstoffproduktion verantwortlich sind. Frühere Lösungsansätze zur Sauerstoffentfernung erforderten entweder den Einsatz zusätzlicher Chemikalien oder waren zu ineffizient für eine nachhaltige Anwendung.

Sauerstofffreie Umgebung für dauerhafte Aktivität der Zellen

Den Forscherinnen und Forschern ist es nun gelungen, diese Hürde zu überwinden, indem sie die Bakterien in ein spezielles Redoxpolymer einbetten, das auf einer Elektrode aufgebracht ist. Wird eine elektrische Spannung angelegt, baut das Polymer den Sauerstoff in der unmittelbaren Zellumgebung gezielt ab. Es entsteht eine sauerstofffreie Mikroumgebung, in der die Zellen dauerhaft aktiv bleiben und kontinuierlich Wasserstoff produzieren können.

Perspektive: Sonnenlicht direkt in Wasserstoff

Die Ergebnisse eröffnen einen möglichen Weg zu sogenannten biophotovoltaischen Systemen. Anlagen, die Sonnenlicht mit Hilfe lebender Zellen direkt in Wasserstoff umwandeln. Bis zur technischen Anwendungsreife sind weitere Entwicklungsschritte erforderlich. Die Forschung wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie der Dietmar-Hopp-Stiftung gefördert.