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Neu entdeckt: Enzym macht aus Luft elektrischen Strom

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Von: Tanja Banner

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Im Mycobacterium smegmatis hat das australische Forschungsteam das Enzym „Huc“ gefunden, das aus Luft elektrischen Strom produzieren kann. (elektronenmikroskopische Aufnahme)
Im Mycobacterium smegmatis hat das australische Forschungsteam das Enzym „Huc“ gefunden, das aus Luft elektrischen Strom produzieren kann. (elektronenmikroskopische Aufnahme) © imago/Science Photo Library

Einer Forschungsgruppe gelingt es, ein Enzym zu isolieren, das aus Luft elektrischen Strom produzieren kann. Das Ergebnis ist aus mehreren Gründen spannend.

Melbourne – Ein australisches Forschungsteam hat ein Enzym entdeckt, das Luft in Energie umwandeln kann. Der Fund des Teams um Rhys Grinter von der Monash University in Melbourne wurde im Fachjournal Nature vorgestellt. Das Enzym mit dem Namen „Huc“ nutzt die geringen Mengen Wasserstoff in der Luft, um einen elektrischen Strom zu erzeugen.

„Wir wussten seit einiger Zeit, dass Bakterien die Spuren von Sauerstoff in der Luft als eine Energiequelle nutzen können“, erklärt Chris Greening, einer von mehreren Co-Autoren der Studie, in einer Mitteilung. „Bis jetzt wussten wir jedoch nicht, wie sie das tun“, so Greening weiter. Um dem Mechanismus auf die Spur zu kommen, untersuchte die Forschungsgruppe das Bakterium Mycobacterium smegmatis. Das seit 1884 bekannte Bakterium lebt in der Regel im Erdboden, verursacht keine Krankheiten und ist relativ gut erforscht.

Neue Forschung: Enzym „Huc“ produziert Energie aus Luft

Der Hauptautor der Studie, Rhys Grinter, erinnert sich: „Was wir wirklich tun wollten, war ‚Huc‘ aus einem Bakterium zu isolieren, das in der Lage ist, atmosphärischen Wasserstoff zu verwerten.“ Das sei eine große Herausforderung, denn diese Art von Bakterien sei schwierig zu kultivieren. „Deshalb haben wir eine Reihe neuer Methoden entwickelt, um die Bakterien zu züchten, sie aufzubrechen und anschließend diese einzelne Komponente zu isolieren“, berichtet der Forscher.

Nachdem das Forschungsteam „Huc“ isoliert hatte, stellte es fest, dass das Enzym eine zusätzliche, bisher unbekannte Komponente hat. „Damit bildet ‚Huc‘ einen großen Komplex, und wenn wir die Komponente entfernen, bildet ‚Huc‘ diesen großen Komplex nicht mehr. Es stellt sich heraus, dass diese Komponente und der Komplex wirklich wichtig dafür sind, wie ‚Huc‘ in den Zellen funktioniert“, betont Co-Autorin Ashleigh Kropp.

Energie-Produktion aus der Luft: Enzym „Huc“ kann lange gelagert werden

Das Forschungsteam stellte außerdem fest, dass gereinigtes „Huc“ für lange Zeiträume gelagert werden kann, wie Kropp berichtet: „Es ist sehr stabil. Es ist möglich, das Enzym einzufrieren oder es auf 80 Grad Celsius aufzuheizen. Es behält seine Fähigkeit, Energie zu erzeugen.“ Aus diesem Grund sei das Enzym auch in der Lage, Bakterien in den extremsten Umgebungen beim Überleben zu helfen.

Ein Enzym, das aus Luft Energie produziert, klingt nützlich – und die Forschungsgruppe hat bereits einige Ideen, wie man „Huc“ einsetzen könnte. Das Enzym könnte beispielsweise als sehr empfindlicher Wasserstoff-Sensor funktionieren, da „Huc“ immer dann Strom produziert, wenn Wasserstoff präsent ist. Zu den spannendsten Anwendungsgebieten dürfte jedoch die Möglichkeit zählen, das Enzym für kleine elektronische Geräte zu nutzen.

Energie-produzierendes Enzym könnte elektronische Geräte antreiben

„Huc“ könnte kleine elektronische Geräte antreiben, indem es aus der Luft oder kleinen Mengen Wasserstoff Energie gewinnt. Das bedeute, die Geräte würden eine „super-saubere und nachhaltige Energiequelle“ verwenden, wie es in einer Mitteilung der Universität in Melbourne heißt. Nutze man mehr Wasserstoff, könnte das Enzym deutlich mehr Energie produzieren. Der Forscher Grinter ist sich sicher: „Sobald wir ‚Huc‘ in ausreichender Menge produzieren, sind seiner Nutzung zur Erzeugung von sauberer Energie buchstäblich keine Grenzen mehr gesetzt.“

Für die Forscherinnen und Forscher ist die Entdeckung nicht nur wegen der möglichen Anwendungsbereiche zur Produktion von Energie interessant, sondern auch aus einem anderen Grund: „Diese Arbeit ist sehr wichtig, weil sie uns helfen kann zu verstehen, wie unser Planet funktioniert“, betont Grinter und erklärt weiter: „Zwischen sechzig und achtzig Prozent der Bakterien in Böden, insbesondere in nährstoffarmen Böden, haben Enzyme wie ‚Huc‘ und nehmen ständig Wasserstoff auf.“

Diese Bakterien würden jedes Jahr 70 Millionen Tonnen Wasserstoff absorbieren, was einen großen Einfluss auf die Zusammensetzung der Atmosphäre habe. „Wenn wir die Biochemie dieses Prozesses verstehen, können wir ihn vielleicht nutzen, um unser Klima in Zukunft zu stabilisieren“, hofft der Forscher Grinter. (tab)

Forschende haben einen Mechanismus entwickelt, mit dem man Wasserstoff aus der Luft gewinnen kann.

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