Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Weg zu einem effizienten Wasserstoff-Speicher

13.12.2013
Ein biologischer Katalysator aus einem Bakterium geht ein Hauptproblem des vielversprechenden Energieträgers an: Als Ameisensäure kann Wasserstoff sicher und effizient gespeichert und wieder freigesetzt werden.

Wasserstoff ist eine klimafreundliche Alternative für die Energieversorgung der Zukunft. Eine sichere und effiziente Möglichkeit, diesen zu speichern, haben die Frankfurter Biowissenschaftler Kai Schuchmann und Volker Müller von der Goethe-Universität nun entdeckt.


Kai Schuchmann bei seiner Arbeit an Sauerstoff empfindlichen Bakterien im Anaerobenzelt
Foto: Uwe Dettmar

Wie sie in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science berichten, fanden sie in einem Bakterium ein Enzym, das Wasserstoff und Kohlendioxid zu Ameisensäure umsetzt. Im Unterschied zu gasförmigem Wasserstoff kann diese Flüssigkeit wie konventionelle Treibstoffe gelagert und transportiert werden.

Der Vorteil: Wasserstoff würde erst am Verbrauchsort zur Umsetzung in einer Brennstoffzelle wieder freigesetzt oder die Ameisensäure könnte direkt zur Energieversorgung von elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen eingesetzt werden.

„Ein Auto mit Brennstoffzelle benötigt circa 45.000 Liter Wasserstoff für 400 Kilometer. Diese Menge ließe sich in circa 75 Litern flüssiger Ameisensäure speichern“, rechnet Kai Schuchmann vor. Eigentlich erforscht der Biowissenschaftler in seiner Doktorarbeit den Stoffwechsel des Bakteriums Acetobacterium woodii. Dieser Organismus gibt Einblicke in die Lebensweise der ersten Organismen auf der Erde.

„Jetzt zeigt sich, dass in diesem Bakterium zusätzlich viel Potential für zukünftige Technologien steckt“, freut sich Schuchmann, dem die Entdeckung im ersten Jahr seiner Doktorarbeit gelang. Bisherige chemische Katalysatoren benötigen meist hohe Drücke oder Temperaturen für die schnelle Umsetzung von Wasserstoff und CO2. Die biologische Alternative ermöglicht nun die Reaktion mit hoher Geschwindigkeit unter milden Bedingungen.

„Attraktiv ist das Enzym nicht nur deshalb, weil es sowohl die Speicherung als auch die Freisetzung von Wasserstoff mit hoher Effizienz ermöglicht“, erklärt Prof. Volker Müller, Leiter der Abteilung für Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik der Goethe-Universität. „Sogar die Verwertung von Kohlenmonoxid ist über einen alternativen Weg möglich“. Dies ist von Vorteil, da Brennstoffzellen durch Verunreinigungen mit Kohlenmonoxid geschädigt werden.

Die Wissenschaftler haben bereits ein Patent für ihr System der biologischen Wasserstoffspeicherung angemeldet, in dem sie auch die Bakterien als ganzes verwenden können. „Man muss Acetobacterium woodii nur dazu bringen, seinen Stoffwechsel nach der Produktion von Ameisensäure, die nur ein Zwischenprodukt ist, abzubrechen“, erläutert Prof. Müller. Das gelang den Forschern durch das Entfernen von Natrium-Ionen, denn das Bakterium benötigt für einen entscheidenden Schritt der Energiegewinnung Natrium, wie Müller im vergangenen Jahr in einer viel beachteten Publikation herausfand. Wird es nicht mit Natrium versorgt, stellt es nur Ameisensäure her.

Publikation: Kai Schuchmann und Volker Müller, Direct and reversible hydrogenation of CO2 to formate by a bacterial carbon dioxide reductase, Science doi: 10.1126/science.1244758

Informationen: Kai Schuchmann und Prof. Volker Müller, Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik, Institut für Molekulare Biowissenschaften, Campus Riedberg, (069)-798-29589; schuchmann@bio.uni-frankfurt.de, und Tel.: (069) 798- 29507; -29508, VMueller@bio.uni-frankfurt.de.

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 von Frankfurter Bürgern gegründet, ist sie heute eine der zehn drittmittelstärksten und größten Universitäten Deutschlands. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Parallel dazu erhält die Universität auch baulich ein neues Gesicht. Rund um das historische Poelzig-Ensemble im Frankfurter Westend entsteht ein neuer Campus, der ästhetische und funktionale Maßstäbe setzt. Die „Science City“ auf dem Riedberg vereint die naturwissenschaftlichen Fachbereiche in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Max-Planck-Instituten. Mit über 55 Stiftungs- und Stiftungsgastprofessuren nimmt die Goethe-Universität laut Stifterverband eine Führungsrolle ein.

Herausgeber: Der Präsident
Abteilung Marketing und Kommunikation, Postfach 11 19 32,
60054 Frankfurt am Main
Redaktion:
Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation
Telefon (069) 798 – 2 92 28, Telefax (069) 798 – 763 12531,
E-Mail hardy@pvw.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie