Forschung. Einem Team der RUB ist es gelungen, eine Biosolarzelle zu entwickeln, die nur aus Licht Wasserstoff erzeugen kann.

Die Forscher*innen der RUB haben aus zwei Enzymen, die in Bakterien vorkommen, eine Biosolarzelle konstruiert. Diese benötigt nur Licht, um Wasserstoff zu erzeugen. Äußere Eingriffe sind dafür nicht notwendig. Bei den Experimenten haben die Forscher*innen um Privatdozent Dr. Marc Nowaczyk von der Fakultät für Biologie und Biotechnologie und Dr. Adrian Ruff von der Fakultät für Chemie und Biochemie zwei Enzyme aus jeweils einem Bakterium isoliert und miteinander verknüpft.
Das ganze System basiert auf Photosynthese. „Pflanzen, Algen und bestimmte Bakterien (sogenannte Cyanobakterien) sind dazu in der Lage, weil sie Enzyme besitzen, die Lichtenergie in chemisch gebundene Energie umwandeln können“, erklärt Dr. Marc Nowaczyk. Aus diesen Cyanobakterien wurden die Photosysteme isoliert, also die Bestandteile, die Photosynthese betreiben können. „Das zweite Enzym, die wasserstoffbildende Hydroganese stammt ebenfalls aus Bakterien, die jedoch keine Photosynthese betreiben können“, erklärt er. „Die Herausforderung bestand nun darin, beide Enzyme elektrisch zu koppeln, sodass die Elektronen von dem Photosystem zur Hydrogenase fließen konnten. Weil es dafür (noch) keine biologische Lösung gibt, haben die beteiligten Chemiker entsprechende chemische Bausteine synthetisiert. Alle Teile zusammen haben dann die funktionsfähige Einheit ergeben.“

Prinzip geprüft

Die Untersuchung diente erst einmal dazu, das theoretische Konzept auf seine praktische Umsetzbarkeit zu prüfen. Von einer konkreten Anwendung sei man noch weit entfernt, „da die Isolierung der biologischen Komponenten sehr aufwändig ist und insbesondere deren eingeschränkte Stabilität noch viel Spielraum für weitere Optimierungen biete“, erklärt Nowaczyk. Letztendlich ginge es bei der Forschung darum, „eines der drängendsten Probleme unserer Zeit zu lösen: die Emission von Kohlendioxid durch Nutzung fossiler Energieträger“, betont er.
Die Untersuchung fand im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv statt und wird außerdem von Horizon-2020-Marie-Skłodowska-Curie-Projekt „PhotoBioCat“ gefördert.        

  :Kendra Smielowski