40 Kilogramm Spinat, 3 Millionen Laserblitze und 600.000 simulierte Atome

Rekonstruktion der Sauerstoffbildung auf der Erde liefert auch Hinweise zu Produktion von grünem Wasserstoff

Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Holger Dau, Physiker der Freien Universität Berlin, und Prof. Dr. Leonardo Guidoni, Physiker der italienischen Universität L’Aquila, hat die Bewegung von Elektronen und Atomen in der photosynthetischen Sauerstoffbildung – eine Lebensgrundlage für alle atmenden Lebewesen auf der Erde – experimentell und rechnerisch nachverfolgen können. Die Untersuchung „The electron-proton bottleneck of photosynthetic oxygen evolution” ist am 10.05.2023 in Nature erschienen. Sie liefert Einblicke in den biologischen Prozess, der wahrscheinlich in den letzten drei Milliarden Jahren auf der Erde unverändert abgelaufen ist. Die Erkenntnisse können auch für die Produktion von grünem Wasserstoff oder anderen erneuerbaren Brennstoffen bedeutsam sein. weiterlesen…

Sauerstoffentwicklung erleichtern

Elektrode aus kostengünstigen erdreichen Metallen mit Potenzial für Herstellung von grünem Kraftstoff

Ein Metallschaum könnte die Grundlage für eine kostengünstige Methode zur Erzeugung kohlenstofffreier Kraftstoffe bilden. Forscher der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) in Thuwal bei Mekka haben eine kostengünstige Elektrode entwickelt, die Wassermoleküle spalten kann, wobei an der Anode Sauerstoff und an der Kathode Wasserstoff freigesetzt wird. Das Ergebnis wurde am 04.03.2022 in Cell Reports Physical Science veröffentlicht. (Grafik: Metallschaum als kostengünstige Methode zur Erzeugung kohlenstofffreier Brennstoffe – © KAUST weiterlesen…

Sauerstoffproduktion im Dunkeln

Erstmals bei Archaeen nachgewiesene Fähigkeit könnte bisherige Sicht auf marinen Stickstoffkreislauf verändern

Es gäbe keinen Sauerstoff auf der Erde, wenn es nicht das Sonnenlicht gäbe, die Schlüsselkomponente der Photosynthese. Nun haben Forscher die entdeckt, dass Sauerstoff auch ohne Sonnenlicht produziert wird, möglicherweise tief unter der Meeresoberfläche. Aber nur wenige Mikroorganismen sind in der Lage, Sauerstoff in völliger Dunkelheit herzustellen. Ein neues Mitglied in diesem exklusiven Kreis ist der extrem kleine Einzeller Nitrosopumilus maritimus. Er kommt häufig in Meeresregionen mit sehr geringen Sauerstoffkonzentrationen vor und gehört zu den Archaeen. (Bild: Archaeon Nitrosopumilus Maritimus – © presse.uni-oldenburg.de) weiterlesen…

Wo bleibt der Sauerstoff?

CEC: Photokatalytische CO2-Reduktion unter der Lupe

In den vergangenen Jahrzehnten hat die photokatalytische CO2-Reduktion im Rahmen der Erforschung alternativer erneuerbarer Energiequellen und bei der Suche nach Lösungen für die steigenden CO2-Emissionen viel Aufmerksamkeit erregt. Ein wichtiges, bisher ungeklärtes Phänomen in grundlegenden Studien an einer der bekanntesten Reaktionen – der photokatalytischen Konversion von CO2 mit H2O zu CH4 auf TiO2-Photokatalysatoren – ist, dass zumeist kein gasförmiger Sauerstoff unter den entstehenden Produkten zu finden ist, obwohl die Freisetzung von Sauerstoff bei einer Umsetzung von Kohlendioxid zu Methan zu erwarten wäre. Ein Team des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion (CEC) in Mülheim an der Ruhr um Robert Schlögl hat dieses Phänomen jetzt geklärt. Das Ergebnis ihrer Arbeit wurde am in der Zeitschrift Physical Chemistry Chemical Physics publiziert. weiterlesen…

Sauerstoff als CO2-Zerfallsprodukt

Atemgas für Astronauten

Atemgas für Astronauten: Forscher am California Institute of Technology (Caltech) haben entdeckt, wie molekularer Sauerstoff auf einfache Weise ohne zusätzliche Chemikalien aus Kohlendioxid gewonnen werden kann. Einer Forschungsarbeit im Fachmagazin Nature Communications zufolge genügt es, CO2 mit hohem Tempo auf eine inerte Oberfläche zu schießen. Dabei zerfällt ein Teil des CO2 in molekulares O2 und Kohlenstoff-Atome. Diese zuvor unbekannte Reaktion könnte erklären, warum einige Kometenschweife Sauerstoff enthalten – und künftige Astronauten mit Sauerstoff versorgen. weiterlesen…

Wie binden Metallkomplexe Sauerstoff?

Fortschritte in der Grundlagenforschung erzielt

Sauerstoff ist bekanntlich ein wesentliches Element für das Leben auf der Erde. Viele Organismen benötigen Proteine, die Metalle wie Eisen, Mangan und Kupfer enthalten, um mit Sauerstoff überlebenswichtige chemische Reaktionen durchführen zu können. So nutzen beispielsweise fast alle Säugetiere das eisenhaltige Hämoglobin-Protein, um Sauerstoff in ihrem Körper zu transportieren. Andere Tiere, wie Pfeilschwanzkrebse und Oktopusse, verwenden das Protein Hämocyanin, um Sauerstoff zu transportieren. Dieses kupferhaltige Protein befindet sich in ihrem Blut und bindet O2 so, dass ein kräftiges Blau anstelle der roten Farbe entsteht. Um zu verstehen, wie Proteine Sauerstoff binden haben Forscher des MPI CEC und der University of Minnesota diese Prozesse in Modellkomplexen untersucht. weiterlesen…

Weitere Ursachen von Sauerstoffverlust der Ozeane identifiziert

Ozeanographen des GEOMAR zeigen Lücken bisheriger Modellrechnungen auf

Messungen in den Ozeanen und Modellrechnungen zeigen gleichermaßen, dass der Sauerstoffgehalt der Ozeane abnimmt. Allerdings unterschätzen die Modelle diese Abnahme deutlich. Das macht Prognosen für die Zukunft schwierig. In einer Studie, die am 11.06.2018 in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erschien, zeigen vier GEOMAR-Forscher die Lücken der Modelle auf und identifizieren weitere, bisher unterschätzte Ursachen des Sauerstoffverlustes. weiterlesen…

„Selbstverteidigung“ gegen Sauerstoff für Katalysatoren entwickelt

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr entwickeln Strategie, die einen bio-inspirierten molekularen Katalysator mit Hilfe einer Polymermatrix stabilisiert

Dieser Katalysator ist einer der effizientesten molekularen Katalysatoren für die Wasserstoffoxidation, der mit geringen Energieverlusten und hoher Aktivität arbeitet und damit eine Alternative zu teuren Metallen wie Platin darstellt. Sein Design wurde von der Natur inspiriert; er ahmt Eigenschaften, der Hydrogenasen nach, den Enzymen, die Wasserstoffproduktion oder -oxidation mit Hilfe von auf der Erde reichlich vorhandenen Metallen wie Nickel und Eisen katalysieren. Wie das Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion am 16.04.2018 mitteilte, wurde diese Gemeinschaftsarbeit kürzlich in Nature Communications veröffentlicht und von den Editoren hervorgehoben. weiterlesen…

Kohlenstoffspeicher Meeresboden in Gefahr

Zeitweiliger Sauerstoffmangel in der Tiefsee mit Langzeitfolgen für Produktivität der Meere und unser Klima

Wenn der Sauerstoff im Bodenwasser knapp wird, verbleibt mehr organisches Material im Meeresboden: Periodische Schwankungen im Sauerstoffgehalt können den Kohlenstoffspeicher im Meeresboden und seine Bewohner auf Jahrzehnte verändern. Das zeigt eine neue Untersuchung im Schwarzen Meer von Forschern des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie in Bremen. weiterlesen…

Lithium-Luft-Akkus und Singulett-Sauerstoff

Indizien weisen den Weg zu neuer Akku-Technologie

Lithium-Luft-Akkus gelten als Zukunftstechnologie: Theoretisch können sie nicht nur wesentlich leistungsfähiger sein als die derzeit gängigen Lithium-Ionen-Akkus, sondern auch leichter. Noch sind die neuen Energiespeicher allerdings nicht reif für die Praxis – schon nach wenigen Ladezyklen machen die Akkus schlapp. Woran das liegt, haben jetzt Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und des Forschungszentrums Jülich untersucht und einen potenziellen Übeltäter entdeckt: Hochreaktiven Singulett-Sauerstoff, der beim Laden des Akkus frei wird. weiterlesen…