Fokus Forschung: NWK18-Vortrag: Biologische Wasserstoffproduktion aus Obst- und Gemüseabfällen

Mittwoch 17. Mai 2017, 15:30

Nadine Wappler nimmt Bakterien unter die Lupe

Die Referentin
Nadine Wappler  ist Promovendin der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. rer. nat. habil. Röbbe Wünschiers. Seit Februar 2014 arbeitet sie in einem Forschungsprojekt zur Analyse des Stoffwechsels von Rhodobacter sphaeroides, einem Wasserstoff produzierenden Bakterium. 

Das Forschungsvorhaben
Die Abschaltung des letzten Atomkraftwerkes in Deutschland erfolgt mit Beschluss der Bundesregierung bis 2022. Die derzeit auf dem Markt verfügbaren Technologien zur Erzeugung regenerativer Energien reichen nicht aus, um den steigenden Bedarf zu decken. Vor allem im Bereich Biomasse gibt es großes Potenzial zur Entwicklung und Verbesserung neuer Technologien [1].

Das Ziel des Forschungsprojektes zur Erzeugung von biologischem Wasserstoff (H2) aus Cyanobakterien, ist die Anpassung der Kultivierungsbedingungen unter Verwertung organischer Abfälle wie Obst oder Gemüse. Es wird an einem einfachen Medium zur Anzucht des Bakteriums geforscht, um die Wasserstoffausbeute zu erhöhen, sodass der Prozess industriell nutzbar wird.

Das Bakterium produziert Wasserstoff im Zuge der Stickstofffixierung. Dies ist ein natürlicher Vorgang (siehe Abbildung 1).  

Der neue Technologieansatz leistet nicht nur einen Beitrag zur Müllbeseitigung, sondern ist auch besonders umweltfreundlich, denn es entstehen keine schädlichen Abfallprodukte. Wasserstoff als Energieträger ist flächensparend, transparent und umweltverträglich [2].

Um Prozesse innerhalb des Stoffwechsels verstehen zu können, sind sogenannte Transkriptomanalysen des Bakteriums notwendig. In vorangegangenen Experimenten wurde bereits der Einfluss des Substrates auf die Wasserstofferzeugung nachgewiesen. Daher werden im Labor die Mediumkomponenten schrittweise zunächst durch Obstsäfte und Wasser aus dem Fluss Zschopau ersetzt. Der Saft dient dabei als Substrat, das Flusswasser als Ersatz für Spurenelemente, welche dem Medium normalerweise künstlich zugesetzt werden. Aus den gewonnen Daten kann dann im Anschluss ein metabolisches Modell am Computer entwickelt werden. Dadurch ist es möglich den Stoffwechsel zu simulieren. Zukünftig kann dann auf aufwendige Untersuchungen im Labor verzichtet werden.

Gefördert durch:

Referenzen
[1] Bundesbericht Energieforschung 2014, Forschungsförderung für die Energiewende
[2] VEE Sachsen e.V. - Vereinigung zur Förderung der Nutzung erneuerbarer Energien
[3] Franchi, E.; Tosi, C.; Scolia, G.; Penna, G.D.; Rodriguez, F.; Pedroni, P.M. (2004): Metabolically Engineered Rhodobacter sphaeroides RV strains for Improved Biohydrogen Photoproduction Combined with Disposal of Food Wastes. Mar. Biotechnol. 6, 552-565, DOI: 10.1007/s10126-004-1007-y.

Text: Nadine Wappler
Bilder: Helmut Hammer, Nadine Wappler (Abb.1)

Link zur Forschungsgruppe