München 2004 – scientific programme
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AKE: Energie
AKE 5: Alternative Treibstoffe
AKE 5.1: Invited Talk
Thursday, March 25, 2004, 11:00–11:45, HS 109
Biokraftstoffe aus Algen – Photobiologische Wasserstoffproduktion und CO2-Fixierung — •Thomas Happe — Ruhr-Universität-Bochum, Biochemie der Pflanzen, AG Photobiotechnologie, D-44780 Bochum
Molekularer Wasserstoff (H2) gilt als idealer Energieträger der Zukunft. In Kombination mit effizienten Brennstoffzellen liefert seine Verbrennung umweltfreundlich erzeugte Elektrizität. Bisher wird H2 aus fossilen Energieträgern wie Erdöl gewonnen. Deren Reserven sind allerdings begrenzt, und ihre Verwendung widerspricht dem Gedanken der regenerativen Energiegewinnung. Eine Möglichkeit zur umweltschonenden Gewinnung des Gases ist die biologische H2-Erzeugung durch Mikroorganismen. Photobiologische Produktion von Wasserstoff durch Algen verspricht eine regenerative Energiequelle aus den in der Natur am meisten vorkommenden Reserven, nämlich Licht und Wasser, wobei Algen in der Nutzung der Sonne als Energiespender höchst erfolgreich sind.
Unsere Arbeitsgruppe befasst sich mit der H2-Produktion durch einzellige Grünalgen. Diese Algen haben die geringsten Nährstoffansprüche überhaupt und wachsen im Licht auf rein anorganischem Medium. Algenzellen der Spezies Chlamydomonas reinhardtii enthalten besondere Enzyme, sogenannte Hydrogenasen, die molekularen H2 mit einer hohen Effizienz bilden. Unter normalen Wachstumsbedingungen kommen diese sauerstofflabilen Enzyme nicht zum Einsatz. Vor kurzem wurde jedoch ein System entwickelt, das eine langfristige H2-Produktionsphase der Algen ermöglicht. Durch einen speziellen Trick (Entzug von Schwefel) kann man die Algen dazu bringen, große Mengen an Wasserstoffgas zu produzieren. Das Entziehen des Nährstoffs Schwefel bewirkt eine metabolische Anpassungsstrategie der Zellen, die in einer lichtabhängigen Produktion von nahezu reinem H2-Gas resultiert. Bisher wurde dieses System lediglich im Labormaßstab etabliert. Dabei konnte eine Produktionsrate von ca. 1 Liter H2 pro Tag und 4 Liter Algenkultur erzielt werden. Durch Selektion neuartiger Algen könnte eine Erhöhung der Rate um das 10-100 fache gelingen.
Algen produzieren aber nicht nur Wasserstoff, sondern können auch als schnellwachsende Biomasse genutzt werden, um neuartige Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren zu entwickeln. Die Biomasse „Alge“ speichert eine große Menge Kohlenstoff aus dem CO2-Gehalt der Luft und steht somit für die Erzeugung von flüssigen CO2-neutralen Kohlenwasserstoffen zur Verfügung.