Algen hungern für die Zukunft der Mobilität

Die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre steigt, die fossilen Treibstoffe werden in den nächsten Jahrzehnten zur Neige gehen. Höchste Zeit also, sich nach ökologisch verträglichen  Alternativen für den Antrieb von Fahrzeugen umzusehen. Molekularem Wasserstoff (H₂) wird in diesem Zusammenhang schön länger eine wichtige Rolle zugedacht, da das hochenergetische Gas bei seiner Verbrennung lediglich Wasserdampf als Abgas verursacht. Allerdings: Seine Herstellung ist in der Regel sehr energieintensiv und, je nach verwendeter Energiequelle, nicht unbedingt nachhaltig.

Forscher sehen nun Algen als neue Hoffnungsträger für eine ökologische Wasserstoff-Produktion. Welches Prinzip verbirgt sich dahinter? Algen können genauso wie grüne Pflanzen unter Verwendung von Sonnenenergie Photosynthese betreiben. Zusätzlich sind einige wenige Vertreter, wie die Grünalgenart „Chlamydomonas reinhardtii“, auch zur Produktion von Wasserstoff fähig. Für diese spezielle Stoffwechselfunktion zeichnet hauptsächlich ein Enzym, die Hydrogenase (vom englischen Wort „hydrogen“ für Wasserstoff), verantwortlich, welches mit der Photosynthese gekoppelt ist.

Wichtige Erkenntnisse zu diesem Thema stammen aus der Arbeitsgruppe „Photobiotechnologie“ an der Ruhr-Universität Bochum. Sie hat herausgefunden, dass Algen nur dann in effektiver Weise H₂ produzieren können, wenn die Photosynthese-Rate heruntergefahren wird. Dazu werden diese einem Schwefel-Mangel ausgesetzt, sie müssen also hungern. Als Reaktion stellen die Algen ihre Stoffwechsel um, die Hydrogenase wird aktiviert. Das Enzym dient in der Folge als Katalysator für eine biochemische Reaktion, bei der reiner Wasserstoff als Gas entweicht.

Momentan entspricht die Ausbeute an Wasserstoff noch nicht den Wünschen der Forscher, auch weil die Hydrogenasen sehr sensibel auf Sauerstoff reagieren. So kann die Reaktion nur unter Luftabschluss ablaufen. In Bochum wird aber weiter gearbeitet, um mit sauerstoffstabilen Hydrogenasen eine effizientere Photosynthese und somit höhere Wasserstoff-Ausbeute zu erreichen.

Ulrike Rosenfellner