Mikroalgen brauchen für die Produktion von Wasserstoff lediglich Licht und Wasser. Die Effizienz der Mikroalgen für die Wasserstoffproduktion ist allerdings gering und muss noch um 1-2 Größenordnungen gesteigert werden bevor ein biotechnologisches Verfahren interessant werden könnte. Wissenschaftler der AG Photobiotechnologie an der Ruhr Universität Bochum und der Mülheimer Max-Planck-Institute zeigen jetzt in der aktuellen Ausgabe von Energy and Environmental Science wie eine Effizienzsteigerung erreicht werden kann.
Mikroalgen nutzen Lichtenergie, um durch Photosynthese Wasser zu oxidieren. Das kleine eisenhaltige Protein PETF transportiert dabei entstandene Elektronen vor allem an die Ferredoxin-NADP+-Oxidoreduktase (FNR), was schließlich zur Erzeugung von Kohlenhydraten aus CO2 führt. Zu den vielen weiteren Prozessen, für die PETF die Elektronen liefert gehört auch die Wasserstoffproduktion durch Hydrogenasen. Diese Proteine sind sehr leistungsfähige Enzyme, die ein einzigartiges aktives Zentrum mit sechs Eisenatomen enthalten, an dem Elektronen (e-) auf Protonen (H+) übertragen werden und schließlich molekularer Wasserstoff entsteht (H2).
Die wissensbasierte Veränderung der Elektronentransferwege hat das Potential weitere Steigerungen der Wasserstoffproduktion zu ermöglichen. Durch Kombination verschiedener Modifikationen kann in Zukunft wahrscheinlich die notwendige Effizienz für eine wettbewerbsfähige, biologische Wasserstofferzeugung erreicht werden. Damit haben die Ergebnisse eine große Bedeutung auf dem Weg hin zu einer umweltfreundlichen, regenerativen Energieerzeugung, die keine teuren und seltenen Edelmetalle benötigt.
Quelle: Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion