scinexx | Überblick: Das Wichtigste in Kürze - Fotosynthese Photosynthese Photosystem - Fotosynthese, Photosynthese, Photosystem, ENergie, Sonnenlicht, Wasser, Wasserstoff, Hydrogenase, ENzyme, künstliche fotosynthese, Biologie, ENergieerzeugung, ENergiegewinnung, Mikroorganismen, Bakterien

Montag, 13.02.2012

Dossier

Überblick

Das Wichtigste in Kürze

Wissenschaftler hoffen, nach dem Vorbild des Enzyms Hydrogenase einmal im großen Stil Wasserstoff produzieren zu können: mit Wasser als Rohstoff und Sonnenlicht als Energiequelle.

Forscher des EU-Projekts SOLAR-H verfolgen drei Wege, um den Erfindungsreichtum der Natur zu nutzen: Sie verändern die Gene von Wasserstoff produzierenden Mikroben, optimieren einzelne Enzyme für den Betrieb in Elektrolysezellen, und versuchen, künstliche Enzyme herzustellen.

Doch um etwa die Hydrogenase von A. vinosum zu manipulieren oder gar zu imitieren, reicht es nicht, ihre grobe Struktur zu kennen, die Forscher brauchen die genaue Geometrie aller Zwischenstufen im Reaktionszyklus.

In der Hydrogenase der von den Mühlheimer Forscher untersuchten Schwefelbakterien bilden je ein Nickel- und ein Eisenatom das aktive Zentrum. Dieses ist zwar für mögliche Anwendungen besser geeignet als reine Eisenverbindungen, dafür aber sehr sauerstoffempfindlich.

Daher möchten die Mülheimer Forscher sie besser gegen seine zersetzenden Aktivitäten schützen und müssen dafür erst einmal im Detail verstehen, wie die Enzyme mit Wasserstoff und Sauerstoff reagieren.

Mithilfe der Elektronenspinresonanzen (ESR) spüren sie den Wasserstoff, den die Hydrogenasen umsetzen auf. Sie können damit sogar feststellen, wo sich die für die Reaktion relevanten Elektronen aufhalten. Durch diese Messungen haben die Forscher festgestellt, dass der zusätzliche Bindungspartner, der Eisen und Nickel in der entscheidenden Reaktionsstufe überbrückt, Wasserstoff enthält.

Probleme bereitet allerdings noch die künstliche Fotosynthese durch das Fotosystem II (PS II), das die Forscher von SOLAR-H nutzen oder nachahmen wollen. Noch ist nicht klar, wie aggressive Nebenprodukte der Wasserspaltung verhindert und der gesamte genügend stabilisiert werden können.

Auch wenn über das PS II noch längst nicht alles bekannt ist, Stenbjörn Styring und seine Kollegen im SOLAR-H-Netzwerk suchen nach einer synthetischen Alternative. Dennoch wird es noch einige Jahre dauern, bis hier erste Anwendungen möglich werden.

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Stand 18.08.2006

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