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Ruhr Universität Bochum
Ein Forschungsteam der Ruhr-Universität Bochum hat gemeinsam mit der Universität Potsdam eine neuartige Methode zur Wasserstoffgewinnung entwickelt. Im Fokus steht ein künstliches Biohybrid-System, das die Komplexität natürlicher Enzyme reduziert und dennoch effizient Wasserstoff produzieren kann. Die Ergebnisse wurden am 17. Juni 2025 in Advanced Science veröffentlicht.
Vereinfachung eines komplexen Enzyms
Natürliche [FeFe]-Hydrogenasen gelten als hocheffiziente Biokatalysatoren für die Wasserstoffproduktion. Sie sind jedoch groß, empfindlich gegenüber Sauerstoff und schwer industriell nutzbar. Die Bochumer Arbeitsgruppe Photobiotechnologie übertrug das katalytische Zentrum der Hydrogenase in das kleine eisenhaltige Protein Ferredoxin – ein Elektronenüberträger, der in lebenden Organismen weit verbreitet ist.
Wasserstoffproduktion auf kleinstem Raum
Der neu entwickelte Biohybrid nutzt Lichtenergie, um Elektronen aus der Fotosynthese direkt zur Wasserstoffproduktion zu verwenden. Der verwendete Co-Faktor, ein synthetisches eisenbasiertes Molekül, ähnelt in seiner Wirkung Platin, funktioniert jedoch nur eingebettet in einer geeigneten Proteinumgebung. Die Herausforderung bestand darin, passende Ferredoxine zu finden, die mit dem Co-Faktor interagieren können.
Ergebnisse mit Perspektive
Das neue System zeigte eine unerwartet hohe Aktivität. „Das Zusammenspiel von Protein und Co-Faktor scheint chemisch sehr günstig“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Thomas Happe. Die Forscherinnen Vera Engelbrecht und Yiting She berichten von aufwändigen Synthesewegen, die nötig waren, um den natürlichen Co-Faktor des Ferredoxins zu ersetzen. Trotzdem blieb die Fähigkeit zur Elektronenaufnahme aus der Fotosynthese erhalten.
Ausblick für industrielle Anwendung
Der Ansatz könnte langfristig die Entwicklung kleiner, robuster Systeme für die lichtbasierte Wasserstoffproduktion vorantreiben. Die Arbeit gilt als Machbarkeitsstudie für künstliche Metalloenzyme mit reduzierter Komplexität – ein möglicher Baustein für nachhaltige Energietechnologien.
