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 Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics