Die Nachwuchsgruppe "Bioenergetik in Photoautotrophen" an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) sucht nach Wegen zur Gewinnung von grünem Wasserstoff jenseits der Elektrolyse. Sie setzt dabei auf den Einsatz eines speziellen Bakteriums und auf die Photosynthese.
Bei der Photosynthese entsteht Energie aus Sonnenlicht.Die Sonnenenergie wird zunächst in Kohlenstoffverbindungen wie zum Beispiel Zucker gespeichert. Wenn diese Kohlenstoffverbindungen genutzt werden, entsteht zwangsläufig CO₂ . Die photosynthetische CO₂ -Fixierung wird dabei quasi rückgängig gemacht, um die Sonnenenergie aus den Kohlenstoffverbindungen zurückzugewinnen.
Sonnenenergie in Form von Wasserstoff speichern
Die Forscher wollen nun herausfinden, wie man bei der Energiegewinnung diesen Kohlenstoffzyklus und die damit einhergehenden CO₂ -Emissionen vermeiden kann. "Dazu kommt insbesondere die Speicherung von Sonnenenergie direkt in Form von Wasserstoff infrage. Dabei entsteht kein CO₂ und der Wirkungsgrad ist durch die direkte Umwandlung sehr groß", erklärt Kirstin Gutekunst ihren Forschungsansatz.
Dazu untersucht sie mit ihrem Team ein bestimmtes Cyanobakterium: Über die Photosynthese kann es für wenige Minuten solaren Wasserstoff produzieren, den die Zelle jedoch im Anschluss direkt wieder verbraucht. In einer aktuellen Arbeit beschreiben die Kieler Forscher, wie sich dieser Mechanismus möglicherweise in Zukunft für biotechnologische Anwendungen nutzen lässt: Sie konnten ein bestimmtes Enzym der lebendigen Cyanobakterien, eine sogenannte Hydrogenase so an die Photosynthese koppeln, dass das Bakterium über lange Zeiträume solaren Wasserstoff produziert und nicht wieder verbraucht.
Großes Potential für die Gewinnung von grünem Wasserstoff
Der neueAnsatz bietet nach Einschätzung der Wissenschaftler insgesamt eine vielversprechende neue Perspektive, um die photosynthetische Wasserspaltung zur Produktion von klimaneutralem, grünen Wasserstoff zu etablieren und so die nachhaltige Energiegewinnung voranzubringen. Die weitere Erforschung der Stoffwechselwege von Cyanobakterien soll mittelfristig insbesondere den Wirkungsgrad der solaren Wasserstoffproduktion weiter steigern. (amo)
