Biologische Speicherung von Wasserstoff<\/p>\n
Die Suche nach Alternativen f\u00c3\u00bcr die beinahe allseits verwendeten fossilen Brennstoffe als Energietr\u00c3\u00a4ger l\u00c3\u00a4uft seit Jahren auf Hochtouren, jedoch liefern die bislang entwickelten Konzepte stets auch Probleme, die ihr Einsatzgebiet noch zu sehr einschr\u00c3\u00a4nken. Hierbei tritt die Verwendung von Wasserstoff als erneuerbarem und umweltfreundlichem Energietr\u00c3\u00a4ger immer weiter in den Vordergrund. Die gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178ten Limitationen f\u00c3\u00bcr die fl\u00c3\u00a4chendeckende Nutzung von Wasserstoff liegen dabei in der effizienten Speicherung und dem sicheren Transport des hochexplosiven Gases.<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n Eine vielbeachtete M\u00c3\u00b6glichkeit zur gleichzeitigen L\u00c3\u00b6sung dieser beiden Barrieren ist die chemische Kopplung des H2 Molek\u00c3\u00bcls an CO2 als Tr\u00c3\u00a4germolek\u00c3\u00bcl, woraus sich Ameisens\u00c3\u00a4ure (Strukturformel CH2O2) ergibt. Ameisens\u00c3\u00a4ure ist bei Raumtemperatur eine Fl\u00c3\u00bcssigkeit, die deutlich weniger explosiv ist als gasf\u00c3\u00b6rmiger Wasserstoff und somit ohne gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178eren Aufwand \u00c3\u00bcber weite Strecken transportiert werden kann. Am Ort des Endverbrauchs kann durch die Umkehrung der vorherigen Kopplungsreaktion molekularer Wasserstoff wieder freigesetzt und als Energiequelle direkt genutzt werden.<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n Die chemische Katalyse zur Bildung von Ameisens\u00c3\u00a4ure aus H2 und CO2 ist f\u00c3\u00bcr die industrielle Herstellung aus \u00c3\u00b6konomischer Sicht nicht relevant, da die Effizienz dieser Katalyse auf Grund der thermodynamischen Stabilit\u00c3\u00a4t von CO2 zu gering ist. Allerdings konnte in der Arbeitsgruppe von Prof. Volker M\u00c3\u00bcller, Goethe-Universit\u00c3\u00a4t Frankfurt am Main, vor wenigen Jahren ein aus dem acetogenen Bakterium Acetobacterium woodii<\/em> stammender Enzymkomplex namens HDCR identifiziert und isoliert werden, welcher diese Reaktion mit einer weitaus h\u00c3\u00b6heren Umsatzrate katalysiert (Schuchmann und M\u00c3\u00bcller, 2013). Unter physiologischen Bedingungen dieser Bakterien wird mittels der HDCR aus H2 und CO2 Formiat gebildet, welches das Salz der Ameisens\u00c3\u00a4ure darstellt. Der Stoffwechsel der acetogenen Bakterien kann zudem so umgestellt werden, dass die Zellen das urspr\u00c3\u00bcnglich als Zwischenprodukt gebildete Formiat nicht weiter verstoffwechseln, sondern als einziges Endprodukt nach au\u00c3\u0178en abgeben.<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n Die Vorstellungen \u00c3\u00bcber die Struktur, Reaktion und Elektronentransportwege der HDCR beruhen bislang allerdings lediglich auf Spekulationen. Ein detailliertes Verst\u00c3\u00a4ndnis der Funktionsweise dieses Enzymkomplexes ist f\u00c3\u00bcr die kommerzielle Nutzung dieser Methode jedoch unerl\u00c3\u00a4sslich, um die Reaktion in Richtung Formiatbildung zu optimieren. Im Zuge meiner Promotion sollen umfassende Enzymanalysen an der HDCR sowie an durch Mutation abgeleiteten Enzymvarianten der HDCR durchgef\u00c3\u00bchrt werden, um das Reaktionskonzept im Detail aufzukl\u00c3\u00a4ren. Im Anschluss daran soll die Formiatsynthese mittels acetogener Bakterien im gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178eren Ma\u00c3\u0178stab in Fermentern etabliert werden.<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Biologische Speicherung von Wasserstoff Die Suche nach Alternativen f\u00c3\u00bcr die beinahe allseits verwendeten fossilen Brennstoffe als Energietr\u00c3\u00a4ger l\u00c3\u00a4uft seit Jahren auf Hochtouren, jedoch liefern die bislang entwickelten Konzepte stets auch Probleme, die ihr Einsatzgebiet noch zu sehr einschr\u00c3\u00a4nken. Hierbei tritt die Verwendung von Wasserstoff als erneuerbarem und umweltfreundlichem Energietr\u00c3\u00a4ger immer weiter in den Vordergrund. 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