{"id":110975,"date":"2022-06-20T07:35:00","date_gmt":"2022-06-20T05:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=110975"},"modified":"2022-06-15T16:06:15","modified_gmt":"2022-06-15T14:06:15","slug":"forscher-der-goethe-universitat-entwickeln-neue-biobatterie-zur-speicherung-von-wasserstoff","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/forscher-der-goethe-universitat-entwickeln-neue-biobatterie-zur-speicherung-von-wasserstoff\/","title":{"rendered":"Forscher der Goethe-Universit\u00e4t entwickeln neue Biobatterie zur Speicherung von Wasserstoff"},"content":{"rendered":"\n

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\"Modell
Modell einer m\u00f6glichen bakteriellen Wasserstoffspeicherung: W\u00e4hrend des Tages wird mit Hilfe einer Solaranlage Strom erzeugt, der dann die Hydrolyse von Wasser antreibt. Der dadurch erzeugte Wasserstoff wird durch die Bakterien an CO2 gebunden und dadurch Ameisens\u00e4ure gebildet. Diese Reaktion ist frei reversibel, und die Richtung der Reaktion wird nur durch die Konzentration der Ausgangsstoffe und Endprodukte gesteuert. W\u00e4hrend der Nacht sinkt die Wasserstoffkonzentration im Bioreaktor und die Bakterien beginnen, den Wasserstoff aus Ameisens\u00e4ure wieder freizusetzen. Der freigesetzte Wasserstoff kann dann als Energiequelle genutzt werden.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Der Kampf gegen den Klimawandel macht die Suche nach CO2<\/sub>-neutralen Energietr\u00e4gern immer dringlicher. Gr\u00fcner Wasserstoff, der mit Hilfe von erneuerbaren Energien wie Windkraft oder Solarenergie aus Wasser gewonnen wird, ist einer der Hoffnungstr\u00e4ger. Allerdings sind Transport und Speicherung des hochexplosiven Gases schwierig und weltweit suchen Forschende nach chemischen und biologischen L\u00f6sungen. Ein Team von Mikrobiologen der Goethe-Universit\u00e4t haben in Bakterien, die unter Luftabschluss leben, ein Enzym gefunden, das Wasserstoff direkt an CO2<\/sub> bindet und damit Ameisens\u00e4ure herstellt. Dieser Prozess ist vollkommen reversibel, eine Grundvoraussetzung f\u00fcr eine Wasserstoffspeicherung. Diese acetogenen Bakterien, die zum Beispiel in der Tiefsee vorkommen, ern\u00e4hren sich von Kohlendioxid, das sie mithilfe von Wasserstoff zu Ameisens\u00e4ure verstoffwechseln. Normalerweise ist diese Ameisens\u00e4ure aber nur ein Zwischenprodukt ihres Stoffwechsels, das weiter zu Essig und Ethanol verdaut wird. Doch das Team um den Leiter der Abteilung Molekulare Mikrobiologie und Bioenergetik Prof. Volker M\u00fcller hat die Bakterien so angepasst, dass dieser Prozess nicht nur auf der Stufe der Ameisens\u00e4ure gestoppt, sondern auch r\u00fcckabgewickelt werden kann. Das Grundprinzip ist bereits seit 2013 patentiert.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u201eDie gemessenen Raten der CO2<\/sub>-Reduktion zu Ameisens\u00e4ure und zur\u00fcck sind die h\u00f6chsten je gemessenen und sie sind um ein Vielfaches gr\u00f6\u00dfer als bei anderen biologischen oder chemischen Katalysatoren; die Bakterien ben\u00f6tigen f\u00fcr die Reaktion auch nicht wie die chemischen Katalysatoren seltene Metalle und keine extremen Bedingungen wie hohe Temperaturen und hohe Dr\u00fccke, sondern erledigen den Job bei 30 \u00b0C und Normaldruck\u201c, berichtet M\u00fcller<\/strong>. <\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Nun vermeldet die Gruppe einen neuen Erfolg, die Entwicklung einer Biobatterie zur Wasserstoffspeicherung mit Hilfe der genannten Bakterien.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr eine kommunale oder h\u00e4usliche Wasserstoffspeicherung ist ein System sinnvoll, bei dem die Bakterien in ein und demselben Bioreaktor zun\u00e4chst Wasserstoff speichern und dann wieder freisetzen, m\u00f6glichst stabil \u00fcber einen langen Zeitraum. Fabian Schwarz, der im Labor von Prof. M\u00fcller seine Doktorarbeit zu diesem Thema geschrieben hat, ist die Entwicklung eines solchen Bioreaktors gelungen. Er hat die Bakterien acht Stunden mit Wasserstoff gef\u00fcttert und sie dann w\u00e4hrend einer 16-st\u00fcndigen Nachtphase auf eine Wasserstoff-Di\u00e4t gesetzt. Die Bakterien haben den Wasserstoff daraufhin vollst\u00e4ndig wieder freigesetzt. Die ungewollte Bildung von Essigs\u00e4ure konnte durch gentechnische Verfahren eliminiert werden. <\/p>\n\n\n\n

\u201eDas System lief f\u00fcr mindestens zwei Wochen ausgesprochen stabil\u201c erkl\u00e4rt Fabian Schwarz<\/strong>, der sich freut, dass diese Arbeiten zur Ver\u00f6ffentlichung in \u201eJoule\u201c, einem angesehenen Journal f\u00fcr chemische und physikalische Verfahrenstechnik, angenommen wurde. \u201eDass Biologen in diesem hochkar\u00e4tigen Journal publizieren, ist eher ungew\u00f6hnlich\u201c, kommentiert Schwarz<\/strong>.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Volker M\u00fcller hat sich schon in seiner Doktorarbeit mit den Eigenschaften dieser speziellen Bakterien befasst \u2013 und jahrelang Grundlagenforschung dazu betrieben. \u201eIch habe mich daf\u00fcr interessiert, wie diese ersten Organismen ihre Lebensvorg\u00e4nge organisiert haben und wie sie es schaffen, unter Luftabschluss mit einfachen Gasen wie Wasserstoff und Kohlendioxid zu wachsen\u201c, erkl\u00e4rt er. Durch den Klimawandel gewann seine Forschung eine neue, anwendungsorientierte Dimension. Die Biologie biete \u2013 f\u00fcr viele Ingenieure \u00fcberraschend \u2013 durchaus praktikable L\u00f6sungen an.<\/p>\n\n\n\n

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Publikation<\/h3>\n\n\n\n

Fabian M. Schwarz, Florian Oswald, Jimyung Moon, Volker M\u00fcller: Biological hydrogen storage and release through multiple cycles of bi-directional hydrogenation of CO2 to formic acid in a single process unit. Joule (2022)<\/em>; https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.joule.2022.04.020<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Kontakt<\/h3>\n\n\n\n

Prof. Dr. Volker M\u00fcller
Abteilung Molekulare Mikrobiologie & Bioenergetik
Institut f\u00fcr Molekulare Biowissenschaften
Tel: +49 (0)69 798-29507
E-Mail: vmueller@bio.uni-frankfurt.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der Kampf gegen den Klimawandel macht die Suche nach CO2-neutralen Energietr\u00e4gern immer dringlicher. Gr\u00fcner Wasserstoff, der mit Hilfe von erneuerbaren Energien wie Windkraft oder Solarenergie aus Wasser gewonnen wird, ist einer der Hoffnungstr\u00e4ger. Allerdings sind Transport und Speicherung des hochexplosiven Gases schwierig und weltweit suchen Forschende nach chemischen und biologischen L\u00f6sungen. Ein Team von Mikrobiologen […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Einem Team von Mikrobiologen der Goethe-Universit\u00e4t ist es gelungen, mit Hilfe von Bakterien Wasserstoff kontrolliert zu speichern und wieder abzugeben. Auf der Suche nach CO2-neutralen Energietr\u00e4gern im Interesse des Klimaschutzes ist dies ein wichtiger Schritt. Das entsprechende Paper ist nun in der renommierten Fachzeitschrift \u201eJoule\u201c erschienen","footnotes":""},"categories":[5572,5571],"tags":[13293,10744,14051,11841,10743,13255],"supplier":[1064],"class_list":["post-110975","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","category-co2-based","tag-bakterien","tag-carboncapture","tag-energie","tag-kreislaufwirtschaft","tag-useco2","tag-wasserstoff","supplier-goethe-universitaet-frankfurtmain"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/110975","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=110975"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/110975\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=110975"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=110975"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=110975"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=110975"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}