Treibstoff: Mikroorganismen werden zur Wasserstoff-Fabrik

Treibstoff: Mikroorganismen werden zur Wasserstoff-Fabrik

von Wolfgang Kempkens

Forscher haben Mikroorganismen so verändert, dass sie aus Pflanzenabfällen große Mengen Wasserstoff herstellen - einen möglichen Treibstoff der Zukunft.

Amerikanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, aus Bioabfällen dreimal so viel Wasserstoff herzustellen wie mit anderen biologischen Techniken. Produzenten des Gases, der auch als Treibstoff für Autos genutzt werden kann, sind Mikroorganismen. Percival Zhang, Professor an der Ingenieur- und Agrartechnik-Hochschule Virginia Tech, leitet das Entwicklerteam. „Das Ergebnis unserer Arbeit könnte helfen, uns von der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zu befreien“, meint er.

Zhang und sein Team haben einen bereits bekannten Prozess so verändert, dass die Ausbeute an Wasserstoff verdreifacht wird. Zunächst werden Mikroorganismen gentechnisch verändert, damit sie vor allem auf die Zuckerart Xylose Hunger bekommen. Im Naturzustand bevorzugen sie Glucose, die Zuckerart, die auch als Nahrungsmittel dient. Glucose ist in nennenswerten Mengen nur in Pflanzen  zu finden, die auch als Nahrungs- und Futtermittel dienen. Bioabfälle wie Holzspäne, Stroh und Grünschnitt sind dagegen reich an Xylose, der auch Holzzucker genannt wird.

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Es reicht allerdings nicht, den Mikroorganismen Appetit auf neues Futter zu machen. Daran tun sie sich zwar wie gewünscht gütlich und produzieren auch Wasserstoff. Doch statt ihre ganze Energie auf das von Zhang anvisierte Ziel zu konzentrieren nutzen sie sie zu Lasten der Wasserstoffproduktion vorzugsweise zur Vermehrung.

Zhang und sein Team haben sieben Jahre gebraucht, um einen Weg zu finden, die Mikroorganismen auf den richtigen Pfad zu lenken. Sie experimentierten mit unzähligen Enzymen, das sind natürlich vorkommende Materialien, die den Ablauf biologischer Prozesse beschleunigen oder überhaupt erst ermöglichen. Einige fanden sie in Bakterien, die in höchst unwirtlichen Umgebungen vorkommen, etwa in heißen schwefelhaltigen Quellen. Jetzt haben sie einen Mix gefunden, der die Wasserstoffproduktion dauerhaft hoch hält und die Vermehrung der Mikroorganismen einschränkt.

Der Prozess braucht wenig Energie, weil er bei einer Temperatur von 50 Grad Celsius abläuft. Mit dem produzierten Wasserstoff kann man Brennstoffzellen zur Stromerzeugung betreiben. In drei Jahren, so die Forscher, könnte das Verfahren serienreif sein und kommerziell genutzt werden. Ob die Menge an Wasserstoff für einen wirtschaftlichen Betrieb ausreicht, muss sich allerdings noch zeigen.

In wirtschaftlich interessantem Maßstab stellen genmanipulierte Mikroorganismen bereits Treibstoffe wie Ethanol und Butanol sowie den Chemierohstoff Bernsteinsäure her. Ausgangsmaterial sind aber jeweils essbare Pflanzenteile.

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