Umweltfreundliche Energie
Wettrennen zur Wasserstoff-Quelle

Algen können dazu gezwungen werden, Wasserstoff zu erzeugen. Deutsche und amerikanische Forscher wollen Einzeller zur Gewinnung günstiger und umweltfreundlicher Energie nutzen.

DÜSSELDORF. Selten sagen Forscher einander so deutlich die Meinung: "Das ist alles wunderbar plakativ. Aber die harten Fakten sprechen eine andere Sprache", wettert Thomas Happe, Photobiotechnologe an der Ruhr Bochum. -Universität Adressat seiner Kritik ist der Nobelpreisträger für Medizin von 1978: Hamilton Smith. Er arbeitet am Venter Institute in Rockville im US-Bundesstaat Maryland. Dabei wollen die Bochumer und die Forscher aus Rockville beide das Gleiche: Wasserstoff aus Sonnenlicht. Mit diesem Energieträger könnten Autos, Kraftwerke und elektrische Geräte betrieben werden. Die Vision der Wasserstoffwirtschaft wollen beide mit einzelligen Algen verwirklichen, die durch Fotosynthese das wertvolle Gas gewinnen. Die Organismen verbrauchen dafür nur Wasser und klimaschädliches Kohlendioxid. "Das Idealbild einer sauberen Energieerzeugung", sagt Happe.

An der Ruhr setzt man auf die Grünalge "Chlamydomonas reinhardtii". Dieser Einzeller bringt mit Hilfe des Enzyms Hydrogenase in einer Sekunde 5 000 Wasserstoff-Moleküle hervor. "Sehr beeindruckend", findet das Happe. In Natura schöpft die Alge ihr Potenzial aber nie aus. Denn sie nutzt die Sonnenstrahlen vor allem zum Wachsen und nicht zur Wasserstofferzeugung. Zwei Antennen in der Alge, die Photosysteme 1 und 2, wandeln das Licht in Elektronen um. Diese wandern über eine Transportkette in Sekundenbruchteilen in die Abteilung "Zellwachstum" weiter.

Nur unter Stress stoßen die Grünlinge mehr Wasserstoff aus. Wenn die Bochumer dem Einzeller Schwefel entziehen, sprudelt das wertvolle Gas aus der grünen Suppe. "Denen geht es dabei nicht besonders gut", erklärt Happe beim Blick durchs Mikroskop. Die Schwefeldiät setzt ihnen zu. Statt die Energie in Biomasse umzuwandeln, verpulvern sie diese notgedrungen für die Wasserstoffproduktion. "Das ist eine Art Sicherheitsventil für schlechte Zeiten", glaubt Happe. Sobald die Diät abgesetzt wird, erholen sie sich rasch.

Das Experiment zeigt: Algen können dazu gezwungen werden, Wasserstoff zu erzeugen. Aber die Natur hat sie für diese Aufgabe nicht vorgesehen, geschweige denn dafür optimiert. Deutsche und amerikanische Biotechnologen haben aus dieser Erkenntnis verschiedene Schlüsse gezogen: Im Ruhrgebiet wollen Happe und sein Kollege Matthias Rögner zusammen mit sieben weiteren Instituten die Hydrogenase und die Lichtantennen aus der Alge isolieren. Losgelöst vom Organismus sollen sie als Bauteile einer Biobatterie den Wasserstoff liefern. Smith dagegen will ein künstliches Bakterium erschaffen mit dem einzigen Lebenszweck, Wasserstoff aus Licht zu generieren.

Das US-Energieministerium vertraut offenbar dieser Idee und gewährt Smith einen Zuschuss von knapp zwei Mill. Dollar. Bisher suchen er und seine Gruppe nach Bakterien, die eine Hydrogenase bilden, die nicht durch den Sauerstoff aus der Photosynthese gehemmt wird. Diese Hemmung hindert nämlich das Enzym an der Wasserstoffproduktion. Smith hat sich für das rosafarbene "Thiocapsa roseopersicina" entschieden. Die Gene "hydS" und "hydL" für die Hydrogenase sollen aus seinem Erbgut entnommen und in ein künstliches Cyanobakterium nach dem Baukastenprinzip eingesetzt werden. Klonversuche seien im Gange, teilte das Institut 2005 mit. Seither hüllt es sich in Schweigen.

Die Projektbetreuerin Caroline Elam vom US-Energieministerium lässt durchblicken: "Es ist sehr schwierig, eine Hydrogenase zu finden, die Sauerstoff toleriert." Angesprochen auf die Erfolgsaussichten meint sie: "Die Kommerzialisierung ist sicher noch in weiter Ferne. Ein realistisches Ziel ist das Jahr 2030."

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