Mobilität: Forscher wollen mit Bakterien den Treibstoff der Zukunft erzeugen

Mobilität: Forscher wollen mit Bakterien den Treibstoff der Zukunft erzeugen

von Wolfgang Kempkens

Bochumer Wissenschaftler haben eine entscheidende Entdeckung gemacht, die Bakterien zu Wasserstoff-Fabriken machen.

Auf Bakterien, die Wasserstoff erzeugen, sind Forscher in aller Welt scharf. Sie wollen sie nutzen, um die Energie- und Treibstoffversorgung der Zukunft sicherzustellen, ganz ohne Schädigung der Umwelt. Doch die Bakterien, die das von Natur aus können, sind träge. Sie produzieren einfach zu wenig.

Es gibt allerdings äußerst produktionsfreudige Mikroorganismen, die bereits genutzt werden, um beispielsweise Medikamente herzustellen. Wenn man sie durch Genmanipulation dazu bringen könnte, Wasserstoff zu produzieren, hätten die Forscher und damit die Umwelt gewonnen. Diesen Wasserstoff könnten dann Brennstoffzellenautos tanken (siehe Aufmacherbild).

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Forscher der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben jetzt einen großen Schritt in Richtung dieser Biowasserstoffwelt gemacht. Es gelang ihnen in einem zweistufigen Prozess, Hydrogenasen herzustellen, also Biokatalysatoren, auch Enzyme genannt, die die Produktion von Wasserstoff anregen.

Diese lassen sich möglicherweise in hoch produktive Bakterien einschleusen, die, in einer Nährlösung schwimmend und von der Sonne oder Kunstlicht beschienen, wirtschaftlich relevante Mengen an Wasserstoff erzeugen - fertig wäre die biologische Wasserstoff-Fabrik. Dieser Schritt steht allerdings noch aus.

Ein einziges Hydrogenase-Molekül kann im günstigsten Fall 9000 Wasserstoffteilchen pro Sekunde herstellen.

Hydrogenasen lassen sich aus Bakterien extrahieren. „Das ist ein kompliziertes und zeitraubendes Verfahren“, sagt Professor Thomas Happe, Leiter der AG Photobiotechnologie der RUB, der die Hydrogenase-Forschung koordiniert. Die Bochumer und ihre Mitstreiter aus Mülheim an der Ruhr und Grenoble gingen deshalb einen anderen Weg.

Große Entdeckung war ein ZufallMit Hilfe des Bakteriums Escherichia coli, einem der in der Biotechnik am meisten genutzten Mikroorganismen, stellten sie eine Vorstufe des Wasserstoffenzyms her. Zur Hydrogenase komplettierten sie sie im Reagenzglas, indem sie eine spezielle eisenhaltige Substanz hineinschütteten. Wie von Zauberhand fügten sich die beiden Bestandteile völlig selbstständig zum äußerst komplex gebauten Enzym zusammen. Jedes Atom ordnete sich an exakt der richtigen Stelle ein.

Happe amüsiert sich noch heute über anfängliche Skepsis: „Als ich die Idee zu diesem Experiment das erste Mal vorgeschlagen habe, hat niemand geglaubt, dass es klappen könnte.“

Mit diesem halbsynthetischen Enzym können die Forscher jetzt experimentieren, um es für seine Aufgabe zu ertüchtigen. Sie können zum Beispiel Bestandteile der Hydrogenase austauschen, um seine Widerstandskraft gegen Sauerstoff zu verbessern.

Im Originalzustand reichen wenige Moleküle des für Menschen lebensnotwendigen Gases aus, um das Enzym zu zerstören. Die Hülle des empfindlichen Moleküls konnte man bisher schon manipulieren. Jetzt kommen die Forscher auch an den Kern heran.

Happes Mitarbeiter Julian Esselborn wagt bereits einen Blick in die Zukunft. Als Produzenten, die mit den modifizierten Hydrogenasen ausgestattet werden könnten, kämen Cyanobakterien und Grünalgen in Frage. Beide seien in der Lage, Sonnenlicht beispielsweise in Zucker, oder eben in Wasserstoff umzuwandeln. Selbst Biobrennstoffzellen seien möglich, die Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln.

Treibstoff oder Elektrizität könnte dann sozusagen in umweltfreundlichen Biokraftwerken von den Kleinstlebewesen hergestellt werden.

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