Mikroorganismen produzieren Wasserstoff

Energieeffiziente Herstellung

Ein internationales Forschungsteam der Universitäten Jena und Mailand-Bicocca hat einer Medienmitteilung vom 22.06.2021 aus Jena zufolge erstmals detailliert beschrieben, wie eine von der Natur inspirierte Verbindung Wasserstoff produziert. Die Erkenntnisse sind ein Grundstein zur energieeffizienten Produktion von Wasserstoff als nachhaltigem Energieträger. weiterlesen…

Reversibler Wasserstoffumsatz mit „geschützter“ Hydrogenase

Hocheffiziente wasserstoff-umwandelnde Brennstoffzellen und wasserstoff-produzierende Wasser-Elektrolyseure möglich

Trotz ihrer exzellenten katalytischen Leistung gelten Enzyme wie das Wasserstoff-aktivierende Enzym Hydrogenase im Allgemeinen als ungeeignet für großtechnische Anwendungen. In der März-Ausgabe von Nature Catalysis berichtet ein Team von TU München, Ruhr-Universität Bochum, CNRS Marseille und Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr (MPI CECJames Birrell, Olaf Rüdiger) über ein maßgeschneidertes Polymer mit speziell entwickelten redoxaktiven Gruppen zum Schutz und zur elektrischen Verdrahtung einer hochaktiven, aber extrem fragilen Hydrogenase, um eine stabile reversible Katalyse zu ermöglichen, ohne die Effizienz der Energieumwandlung zu beeinträchtigen (Grafik: (Strukturbild Hydrogenase aus Desulfovibrio desulfuricans – Grafik © James Birrell, MPI CEC) weiterlesen…

Neue Art von Teamwork in Wasserstoff produzierendem Enzym entdeckt

Kopplung von Protonen- u n d Elektronentransport

Der Transport von Protonen und der Transport von Elektronen in Hydrogenase-Enzymen wurden bislang getrennt voneinander betrachtet. Dabei ist die Kopplung der Schlüssel zum Erfolg. Hydrogenasen können Wasserstoff genauso effizient umsetzen wie teure Platinkatalysatoren. Um sie für biotechnologische Anwendungen nutzbar zu machen, entschlüsseln Forscherinnen und Forscher ihre Funktionsweise im Detail. Ein Team der Ruhr-Universität Bochum und University of Oxford berichtete am 10.08.2020 in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), dass der Transfer von Protonen und Elektronen durch das Enzym zwar räumlich getrennt stattfindet, aber dennoch gekoppelt und für die Effizienz entscheidend ist. weiterlesen…

„Ein Hauch frischer Luft“

Fortschritte in der Katalyseforschung: Sauerstoffstabile Hydrogenasen

Einem Forscherteam der beiden Mülheimer Max-Planck-Institute für Chemische Energiekonversion (CEC) und Kohlenforschung (KoFo) ist es einer Medienmitteilung vom 23.05.2018 zufolge gelungen, natürlich vorkommende Katalysatoren (Hydrogenasen) für die Anwendung im Rahmen der Wasserstoffherstellung zu optimieren. weiterlesen…

Potenzial für grüne Wasserstoff-Wirtschaft

CEC: Erstmalige Charakterisierung einer sensorischen [FeFe]-Hydrogenase gelungen – wichtige Hinweise für angewandte Katalyse-Forschung entdeckt

Hydrogenasen sind Enzyme, die Wasserstoffgas (H2) aus Protonen im wässrigen Milieu erzeugen können. Bakterien mit diesen Enzymen produzieren H2 häufig als Abfallprodukt ihres zuckerbasierten Metabolismus in Abwesenheit von Sauerstoff. Andere Bakterien können den Wasserstoff als Energiequelle nutzen. Jetzt ist es einem Team von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Chemische Ernergiekonversion (CEC) in Mülheim an der Ruhr und dem Institute of Low Temperature Science an der University of Hokkaido (Japan) ein entscheidende Fortschritt gelungen. Ein weiteres Team des CEC und der Ruhr-Universität Bochum analysierte kurz zuvor speziell die Rolle von Wasserstoffbrücken-Bindungen in bestimmten Enzymen aus Grünalgen, den Hydrogenasen. Denn das Zusammenspiel von Proteinhülle und aktivem Zentrum in Wasserstoff produzierenden Enzymen ist entscheidend für die Effizienz der Biokatalysatoren. (Grafik: Sensorische Hydrogenase HydS – © CEC) weiterlesen…

Wie Enzyme Wasserstoff produzieren

Mechanismus aufgeklärt

Jahrelang hatten Forscher angenommen, dass es bei der Wasserstoffproduktion durch Enzyme einen hoch instabilen Zwischenzustand geben müsse. Nachweisen konnte ihn niemand. Jetzt haben Forscher der Ruhr-Universität Bochum und der Freien Universität Berlin den entscheidenden Katalyseschritt bei der Reaktion aufgeklärt. weiterlesen…

Schutzschild für empfindliche Katalysatoren

Hydrogele blocken schädlichen Sauerstoff ab – Neuartige Brennstoffzellen in Zukunft möglich

Ein internationales Forscherteam hat einen Weg gefunden, sensible Katalysatoren vor Schäden durch Sauerstoff zu schützen. Das könnte es in Zukunft ermöglichen, Wasserstoff-Brennstoffzellen mit Biomolekülen anstelle des teuren Platin zu entwickeln. In den Zeitschriften „Angewandte Chemie“ und „Journal of the American Chemical Society“ berichteten die Forscher, wie ein Hydrogel als „Schutzschild“ für die Biomoleküle dienen kann. Solarify berichtete vor einem Jahr über die erste Erfolgsmeldung aus dem CEC. weiterlesen…

Wasserstoffumsetzung durch Enzym „Hydrogenase“

Direkte Erfassung der Wasserstoffumwandlungs-Produkte

Forscher des Max-Planck-Institutes für Chemische Energiekonversion (MPI CEC) berichten in nature über eine neue, ultrahoch aufgelöste Kristallstruktur des katalytisch aktiven Zustandes der [NiFe]-Hydrogenase. Wasserstoffatome werden erfasst durch sorgfältige Präparation von Einkristallen mit herausragender Qualität ausreichend für eine Auflösung im subatomaren Bereich. weiterlesen…