27.11.2020 - University of Bristol

Wasserstoff produzierende lebende Tröpfchen ebnen Weg für eine alternative Energiequelle der Zukunft

Ein Schritt zur Entwicklung photobiologischer grüner Energie unter natürlichen aeroben Bedingungen

Wissenschaftler haben winzige mikrobielle Fabriken auf Tröpfchenbasis gebaut, die Wasserstoff anstelle von Sauerstoff produzieren, wenn sie dem Tageslicht in der Luft ausgesetzt sind.

Die Ergebnisse des internationalen Forschungsteams, das an der Universität von Bristol und am Harbin Institute of Technology in China tätig ist, wurden in Nature Communications veröffentlicht.

Normalerweise fixieren Algenzellen Kohlendioxid und produzieren Sauerstoff durch Photosynthese. In der Studie wurden mit lebenden Algenzellen gepackte zuckerhaltige Tröpfchen verwendet, um durch Photosynthese Wasserstoff statt Sauerstoff zu erzeugen.

Wasserstoff ist potenziell ein klimaneutraler Brennstoff, der als zukünftige Energiequelle viele Einsatzmöglichkeiten bietet. Ein großer Nachteil ist, dass die Herstellung von Wasserstoff mit einem hohen Energieaufwand verbunden ist, so dass nach grünen Alternativen gesucht wird und diese Entdeckung einen wichtigen Schritt nach vorn bedeuten könnte.

Das Team, bestehend aus Professor Stephen Mann und Dr. Mei Li von der Bristol's School of Chemistry zusammen mit Professor Xin Huang und Kollegen vom Harbin Institute of Technology in China, fing etwa zehntausend Algenzellen in jedem Tröpfchen ein, die dann durch osmotische Kompression zusammengepresst wurden. Indem die Zellen tief im Inneren der Tröpfchen vergraben wurden, sank der Sauerstoffgehalt auf ein Niveau, das spezielle Enzyme, Hydrogenasen genannt, einschaltete, die den normalen Photosyntheseweg zur Wasserstoffproduktion kaperten. Auf diese Weise konnten etwa eine Viertelmillion mikrobieller Fabriken, die typischerweise nur einen Zehntel Millimeter groß waren, in einem Milliliter Wasser präpariert werden.

Um die Entwicklung des Wasserstoffs zu beschleunigen, beschichtete das Team die lebenden Mikroreaktoren mit einer dünnen Hülle aus Bakterien, die in der Lage waren, nach Sauerstoff zu suchen und so die Anzahl der Algenzellen zu erhöhen, die auf die Hydrogenase-Aktivität ausgerichtet sind.

Obwohl sich die Arbeit noch in einem frühen Stadium befindet, stellt sie einen Schritt in Richtung einer photobiologischen Entwicklung grüner Energie unter natürlichen aeroben Bedingungen dar.

Professor Stephen Mann, Co-Direktor des Max-Planck-Zentrums für Minimalbiologie in Bristol, sagte: "Die Verwendung einfacher Tröpfchen als Vektoren zur Steuerung der Organisation von Algenzellen und der Photosynthese in synthetischen Mikroräumen bietet einen potenziell umweltfreundlichen Ansatz für die Wasserstoffproduktion, den wir hoffentlich in künftigen Arbeiten entwickeln werden.

Professor Xin Huang vom Harbin Institute of Technology fügte hinzu: "Unsere Methodik ist einfach und sollte ohne Beeinträchtigung der Lebensfähigkeit der lebenden Zellen skalierbar sein. Sie scheint auch flexibel zu sein; zum Beispiel haben wir vor kurzem eine große Anzahl von Hefezellen in den Tröpfchen eingefangen und die mikrobiellen Reaktoren für die Ethanolproduktion verwendet".

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über University of Bristol
Mehr über Harbin Institute of Technology
  • News

    Aktives Schwimmen von Gold-Nanopartikeln

    Bakterien können sich aktiv in Richtung einer Nahrungsquelle bewegen; dieses Verhalten wird Chemotaxis genannt wird. Außerdem können sie sich zu Kollektiven vereinigen und sich koordiniert als Schwarm bewegen. Chinesische Wissenschaftler haben kollektives chemotaktisches Verhalten an künstl ... mehr

    Doppelschlag gegen Krebs

    Diagnostik und Therapie sind die Grundsteine unserer Medizin. Traditionell sind das zwei voneinander getrennte Schritte. Das muss aber nicht zwangsläufig so sein. „Theranostik“ bezeichnet die Kombination eines diagnostischen Tests mit einer spezifischen, auf den Testres ... mehr

    China produziert ersten Lebend-Impfstoff gegen Vogelgrippe

    (dpa) Chinesische Wissenschaftler haben den ersten Lebend-Impfstoff gegen Vogelgrippe entwickelt. Die amtliche Nachrichtenagentur Xinhua berichtete unter Berufung auf Chefveterinär Jia Youling, der neue Impfstoff könne injiziert, geschluckt, inhaliert oder gesprüht werden. Die Herstellung k ... mehr