Am 9. Mai 2025 berichteten Forschende der Ruhr-Universität Bochum über einen bahnbrechenden Fortschritt in der Wasserstoffproduktion. Mikroorganismen, speziell durch das Enzym [FeFe]-Hydrogenase, produzieren in Abwesenheit von Luft Wasserstoff. Dieses Enzym gilt als effizienter Biokatalysator für die Herstellung von grünem Wasserstoff. Bisher war die Nutzung durch die schnelle Zerstörung des Enzyms beim Kontakt mit Sauerstoff eingeschränkt. Dank der neuen Erkenntnisse konnten Wissenschaftler einen Typ von sauerstoffstabiler [FeFe]-Hydrogenase isolieren und die Mechanismen der Sauerstoffstabilität aufdecken, welche in der Fachzeitschrift „Journal of American Chemical Society“ veröffentlicht wurden.
Die Studie befasst sich nicht bloß mit der Biokatalyse, sondern beleuchtet auch die Rolle von Archaeen in der Wasserstoffproduktion. Diese Mikroorganismen, die neben Bakterien und Eukaryoten eine der drei großen Gruppen der Lebewesen bilden, gewinnen Energie durch spezielle Enzyme. Diese sind in der Lage, Wasserstoff umzuwandeln und herzustellen, was den Archaeen das Überleben in extremen Umgebungen ermöglicht, wie wissenschaft.de beschreibt.
Klimaneutrale Wasserstoffproduktion
Wasserstoff wird zunehmend als Schlüssel zur emissionsfreien Energieversorgung angesehen. Um jedoch klimaneutralen Wasserstoff zu produzieren, sind erneuerbare Energiequellen ohne CO2-Emissionen erforderlich. Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel hat einen innovativen Weg zur Produktion von grünem Wasserstoff entwickelt, berichtet erneuerbareenergien.de.
Das Team um Kirstin Gutekunst untersucht hierzu ein Cyanobakterium, das durch Photosynthese Wasserstoff produziert. Normalerweise verbraucht dieses Bakterium den erzeugten Wasserstoff sofort wieder. Durch eine Modifikation der Hydrogenase konnte jedoch der Prozess optimiert werden, sodass das Cyanobakterium über längere Zeit Wasserstoff produziert, ohne ihn wieder zu konsumieren.
Die Innovationskraft des Forschungsteams zeigt sich in der Umleitung der Elektronen aus dem Photosyntheseprozess, die traditionell für den Zuckerstoffwechsel verwendet werden. Die modifizierte Hydrogenase nutzt nun Protonen und Elektronen zur Wasserstoffgewinnung, was zu einer erheblichen Steigerung der Wasserstoffproduktion führt. Im Gegensatz zu früheren Ansätzen könnte dieser neue Prozess potenziell unbegrenzt funktionieren, da der Stoffwechsel der Cyanobakterien die Fusion aus Hydrogenase und Photosystem langfristig repariert und vervielfältigt.
Eine der Herausforderungen bleibt die Inaktivierung der Hydrogenase in Anwesenheit von Sauerstoff. Um dem entgegenzuwirken, haben die Wissenschaftler die Cyanobakterien auf anoxygene Photosynthese umgestellt. Gerade dieser Schritt könnte langfristig einen ausschließlichen Einsatz von Elektronen aus der Wasserspaltung für die Wasserstoffproduktion ermöglichen.
