Wasserstoff ist für viele der Energieträger der Zukunft, denn er ist ein sauberer und vielseitig einsetzbarer Brennstoff, der keine direkten Treibhausgasemissionen erzeugt. Doch auch Wasserstoff ist nur dann nachhaltig, wenn er mit Strom aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird. Hier setzt das Projekt „Strukturbasiertes Metabolic Engineering der H₂-Produktion durch Algen (H2M)“ an. Darin wollen Forschende der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Osaka bestimmte Mikroalgen als Wasserstoffproduzenten nutzen und sie dazu befähigen, nicht nur tagsüber mittels Photosynthese Wasserstoff zu produzieren, sondern auch nachts.

Wasserstoffproduktion der Alge von Photosynthese entkoppeln

„Darin verfolgen wir einen neuartigen Ansatz für die biologische H₂-Produktion, indem wir den H₂-Stoffwechsel, der natürlicherweise in den Chloroplasten bestimmter Mikroalgen vorkommt, auf deren Mitochondrien übertragen wollen“, erläutert Projektleiter Thomas Happe. Die Verlagerung der Wasserstoffproduktion in die sogenannten Kraftwerke der Zellen sorgt dafür, dass die Zellen der Alge tagsüber wie gewohnt mittels Photosynthese wachsen und dann in der Nacht den gespeicherten Kohlenstoff für eine anhaltende Wasserstoffproduktion nutzen.

Molekulare Prozesse optimieren

Damit das gelingt, muss zunächst der Prozess auf molekularer Ebene optimiert werden. Dafür will das deutsch-japanische Forschungsteam die daran beteiligten Biokatalysatoren gründlich untersuchen. „Unser japanischer Partner hat exzellente Möglichkeiten zur Strukturaufklärung von Biomolekülen. Die Verstetigung und der Ausbau unserer Kooperation versprechen viele neue Erkenntnisse über die biologische Wasserstoffproduktionsmaschinerie von Algen“, erklärt Thomas Happe. Die Forschenden hoffen, damit einen besseren Ansatz gefunden zu haben, um biologischen Wasserstoff im industriellen Maßstab produzieren zu können.

Langjährige Forschungskooperation

Das Projekt ist Teil einer langjährigen Forschungskooperation zwischen der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Osaka, die Ende 2022 um weitere fünf Jahre verlängert wurde. In einem anderen Projekt sucht das Team nach innovativen Lösungen für Biobrennstoffzelltechnologien.

bb