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13.07.2009: Mit einer Gesamtsumme von 4,3 Millionen Euro fördert das
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das deutschlandweit
größte Verbundprojekt zur Biowasserstoffproduktion: Unter der Leitung
von Prof. Dr. Matthias Rögner (Biochemie der Pflanzen, Fakultät für
Biologie und Biotechnologie der RUB) arbeiten acht international
ausgewiesene Arbeitsgruppen fachübergreifend an der Entwicklung einer
biologischen "Designzelle", die mit Hilfe von Solarenergie Wasserstoff
aus Wasser erzeugt. Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren.
Beteiligt sind Biochemiker und Chemiker, Biophysiker und
Physikochemiker, Mikrobiologen und Verfahrenstechniker aus Bochum,
Berlin, Bielefeld, Köln und Mülheim. Allein die beteiligten Lehrstühle
der RUB erhalten 2,2 Millionen Euro.
Aus zwei mach eins
Zunutze machen sich die Forscher die Photosynthese einzelliger
Cyanobakterien ("Blaualgen"), die sie direkt mit dem
wasserstoffproduzierenden Enzym Hydrogenase verbinden. Da
Cyanobakterien keine leistungsfähige Hydrogenase besitzen,
"importieren" die Wissenschaftler das Enzym aus Grünalgen - und
optimieren es gleichzeitig so, dass es auch in Gegenwart von Sauerstoff
voll funktionsfähig bleibt. Bei direkter Anbindung an den Prozess der
photobiologischen Wasserspaltung sollen auf diese Weise
Wasserstoffproduktionsraten erzielt werden, die mindestens einen Faktor
100 über den höchsten Raten liegen, die sich zurzeit mit
photosynthetischen Organismen erzielen lassen.
Lebender Katalysator: fleißig und genügsam
Voraussetzung dafür ist, den Energiestoffwechsel der Zelle in vielen
Einzelschritten so umzugestalten, dass die Blaualgenzelle über 75
Prozent der verfügbaren Energie für die Erzeugung von Wasserstoff
anstelle von Biomasse verwendet: Die Cyanobakterienzelle wird praktisch
zum lebenden Katalysator umfunktioniert, der sich durch Teilung stetig
vermehrt und außer Wasser, Nährsalzen und Sonnenenergie keine Ansprüche
hat.
Konkurrenzfähig am Markt
Kostenanalysen von Prof. Dr. Hermann-Josef Wagner (Lehrstuhl für
Energiesysteme und Energiewirtschaft, Fakultät für Maschinenbau der
RUB) zeigen, dass der mit diesen zukünftigen "Designzellen" erzeugte
Wasserstoff ökonomisch konkurrenzfähig ist - wenn es gleichzeitig
gelingt, Massenfermentationssysteme für Mikroalgen
("Photobiofermenter") zu entwickeln, deren Preis unter zehn Prozent der
Kosten bisheriger verfügbarer Systeme liegt. Derartige Entwicklungen
sind ein entscheidender Teil des Projektes, sie wurden mit umliegenden
Firmen bereits erfolgreich angegangen.
Vorläuferprojekt "Bio-H2"
Das vom BMBF neu bewilligte Projekt "Design natürlicher Systeme zur
lichtgetriebenen Wasserstoffproduktion" basiert auf dem vor kurzem
beendeten BMBF-Projekt "Bio-H2", in dem Forscher unter Federführung der
RUB die "Biobatterie" entwickelt haben - ein teils künstliches
(semiartifizielles) System zur Biowasserstoffproduktion. Für das
Folgeprojekt zum Design "natürlicher" Zellen als Wasserstofflieferanten
hat das Ministerium die Fördermittel nun nahezu verdoppelt.
Projektpartner
Von der bewilligten Gesamtsumme entfallen ca. 2,2 Millionen Euro auf
die drei von der RUB beteiligten Projektpartner: Prof. Matthias Rögner
und Prof. Thomas Happe (Lehrstuhl für Biochemie der Pflanzen) sowie
Prof. Hermann-Josef Wagner (Lehrstuhl für Energiesysteme und
Energiewirtschaft). An dem Verbundprojekt sind zudem beteiligt: FU
Berlin (Prof. Holger Dau), HU Berlin (Prof. Bärbel Friedrich / Dr.
Oliver Lenz), Universität Bielefeld (Prof. Joachim Heberle),
Universität Köln (Prof. Albrecht Berkessel) sowie das MPI für
Bioanorganische Chemie in Mülheim an der Ruhr (Prof. Wolfgang Lubitz).
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