Wasserstoff aus Lichtenergie

Bochum - Der Schlüssel zum Erfolg besteht darin, ein lichtaktiviertes Protein und ein wasserstoffproduzierendes Enzym so zu verändern, dass Elektronen effizient von einem zum anderen Protein wandern. "Wasserstoff hat ein großes Potential als regenerativer Energieträger", sagt Ruhr-Universität-Bochum-Biologe Prof. Dr. Thomas Happe aus der AG Photobiotechnologie. "Derzeit wird aber sämtlicher industriell hergestellter Wasserstoff aus fossilen Energieträgern gewonnen."

 

Künstliches System effizienter

 

Industriell geeignete Katalysatoren für die regenerative Wasserstoffproduktion gibt es nicht, aber die in der Natur vorkommenden Proteine Photosystem II, Photosystem I und Hydrogenase führen genau die dafür erforderlichen Aufgaben aus. Lichtgetrieben spaltet das Photosystem II Wasser in Sauerstoff, Protonen und Elektronen. Die dabei frei werdenden Elektronen leitet es zum Photosystem I, welches – ebenfalls lichtgetrieben – die Elektronen zur Hydrogenase transportiert. Dieses Enzym setzt Elektronen und Protonen zu Wasserstoff um. "Allerdings gibt es nur wenige Organismen, die natürlicherweise alle drei Proteinkomplexe vereinen", erklärt Dr. Philipp Knörzer von der RUB. "In allen ist der Elektronentransfer vom Photosystem I auf die Hydrogenase sehr ineffizient." Genau an dieser Stelle haben die Forscher angesetzt und ein künstliches System entwickelt, dass effizienter arbeitet als die biologischen Systeme in der Natur.

 

Produktion schon wirtschaftlich interessant

 

Bereits in früheren Studien testete Happes Team sog. Linker, um Elektronen zwischen Photosystem I und Hydrogenase zu leiten. In den letzten zwei Jahren variierten die Biologen verschiedene Parameter, wie etwa die Länge des Moleküls, und optimierten so den Linker. "Dadurch ist die Wasserstoffproduktion 70 bis 80 mal höher als in früheren Versuchen. Außerdem produzierte das künstliche System stabil Wasserstoff über einen Zeitraum von drei Monaten", sagt Happe. "Da kommen wir schon in den wirtschaftlich interessanten Bereich." Das Forschungsprojekt wird von der Volkswagen-Stiftung unterstützt.