Wasserstoff aus dem Reagenzglas – Wissenschaftler setzen auf Grünalgen

Wasserstoff gilt als wichtiger Energieträger der Zukunft. Er lässt sich sowohl direkt verbrennen als auch in Brennstoffzellen zur Erzeugung von Strom einsetzen. Das Produkt der warmen wie der kalten Verbrennung ist in beiden Fällen Wasser.

Doch Wasserstoff kommt in der Natur nicht in ausreichenden Mengen vor – er muss deshalb erzeugt werden. Und genau hier liegt das Problem.

Die bisherigen Verfahren sind ausgesprochen energieintensiv, mit hohen CO2-Emissionen verbunden und alles andere als nachhaltig. Doch wie so viele Stoffe, die wir heute bereits mithilfe von lebenden Organismen in sogenannten Bioreaktoren herstellen, lässt sich vielleicht auch Wasserstoff mithilfe von Kleinstlebewesen erzeugen. Als vielversprechenden Kandidaten für einen solchen Prozess haben Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum jetzt die Grünalge ausgemacht, die auf den Namen „Chlamydomonas reinhardtii“ hört. Unter Stress ist die nämlich in der Lage, Wasserstoff zu erzeugen.

Diese Wasserstoffproduktion ist für die Grünlage eine Notlösung. Denn wie jede normale Pflanze erzeugt sie bei der Photosynthese durch Aufnahme der Lichtenergie der Sonne aus CO2 energiereiche Kohlenstoffverbindungen, die sie für ihr Wachstum oder ihre Vermehrung einsetzt. Bei Nährstoffmangel allerdings fehlen ihr die dafür benötigten Bausteine. Um die über die Photosynthese erzeugten Elektronen loszuwerden, setzt die Grünalge sie deshalb mit Unterstützung eines speziellen Enzyms, der sogenannten Hydrogenase, zu Wasserstoff um, den sie an ihre Umgebung abgibt. Und so lässt sie den schon lange gehegten Traum der Wissenschaft, aus Sonnenenergie auf kurzem Weg Wasserstoff zu erzeugen, endlich wahr werden.

Dafür gab es auch bisher schon den einen oder anderen interessanten Ansatz. Doch das jetzt in Bochum entwickelte Verfahren ist zum einen vergleichsweise einfach, denn ihm genügen genau drei Komponenten im Reagenzglas. Und es ist sehr viel effektiver als alle bisherigen Versuche zur lichtgetriebenen Wasserstoffproduktion. Denn es erzeugt sechsmal mehr Wasserstoff, als das erst kürzlich aus Tennessee in den USA bekannt gewordene sogenannte semiartifizielle Systeme.

Großtechnisch eingesetzt wäre das Bochumer Verfahren in der Lage, die heute in der Landwirtschaft eingesetzten Verfahren zur Erzeugung von Biodiesel und Bioethanol um eine Zehnerpotenz zu übertreffen. So sind die Bochumer Forscher bereits jetzt in der Lage, mit Grünalgen eine Wasserstoffbildungsrate von hochgerechnet mehr als 18 Litern pro Gramm Chlorophyll am Tag zu realisieren – und das mit einem vergleichsweise einfachen Verfahren, dessen Teilprozesse bereits bis ins letzte Detail geklärt sind.