Biologische Speicherung von Wasserstoff<\/p>\n
Die Suche nach Alternativen f\u00fcr die beinahe allseits verwendeten fossilen Brennstoffe als Energietr\u00e4ger l\u00e4uft seit Jahren auf Hochtouren, jedoch liefern die bislang entwickelten Konzepte stets auch Probleme, die ihr Einsatzgebiet noch zu sehr einschr\u00e4nken. Hierbei tritt die Verwendung von Wasserstoff als erneuerbarem und umweltfreundlichem Energietr\u00e4ger immer weiter in den Vordergrund. Die gr\u00f6\u00dften Limitationen f\u00fcr die fl\u00e4chendeckende 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\u00f6glichkeit zur gleichzeitigen L\u00f6sung dieser beiden Barrieren ist die chemische Kopplung des H2 Molek\u00fcls an CO2 als Tr\u00e4germolek\u00fcl, woraus sich Ameisens\u00e4ure (Strukturformel CH2O2) ergibt. Ameisens\u00e4ure ist bei Raumtemperatur eine Fl\u00fcssigkeit, die deutlich weniger explosiv ist als gasf\u00f6rmiger Wasserstoff und somit ohne gr\u00f6\u00dferen Aufwand \u00fcber 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\u00e4ure aus H2 und CO2 ist f\u00fcr die industrielle Herstellung aus \u00f6konomischer Sicht nicht relevant, da die Effizienz dieser Katalyse auf Grund der thermodynamischen Stabilit\u00e4t von CO2 zu gering ist. Allerdings konnte in der Arbeitsgruppe von Prof. Volker M\u00fcller, Goethe-Universit\u00e4t 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\u00f6heren Umsatzrate katalysiert (Schuchmann und M\u00fcller, 2013). Unter physiologischen Bedingungen dieser Bakterien wird mittels der HDCR aus H2 und CO2 Formiat gebildet, welches das Salz der Ameisens\u00e4ure darstellt. Der Stoffwechsel der acetogenen Bakterien kann zudem so umgestellt werden, dass die Zellen das urspr\u00fcnglich als Zwischenprodukt gebildete Formiat nicht weiter verstoffwechseln, sondern als einziges Endprodukt nach au\u00dfen abgeben.<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n Die Vorstellungen \u00fcber die Struktur, Reaktion und Elektronentransportwege der HDCR beruhen bislang allerdings lediglich auf Spekulationen. Ein detailliertes Verst\u00e4ndnis der Funktionsweise dieses Enzymkomplexes ist f\u00fcr die kommerzielle Nutzung dieser Methode jedoch unerl\u00e4sslich, 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\u00fchrt werden, um das Reaktionskonzept im Detail aufzukl\u00e4ren. Im Anschluss daran soll die Formiatsynthese mittels acetogener Bakterien im gr\u00f6\u00dferen Ma\u00dfstab 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\u00fcr die beinahe allseits verwendeten fossilen Brennstoffe als Energietr\u00e4ger l\u00e4uft seit Jahren auf Hochtouren, jedoch liefern die bislang entwickelten Konzepte stets auch Probleme, die ihr Einsatzgebiet noch zu sehr einschr\u00e4nken. 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