Grünalge Chlamydomonas reinhardtii © Ann Clemens / UTEX Culture Collection of Algae

"Angetrieben mit Algen-Wasserstoff" - so wird es vielleicht in Zukunft einmal auf Autos zu lesen sein. Aber nur sofern es gelingen sollte, die Wasserstoffausbeute aus Algen wesentlich zu erhöhen.

Verschiedene Grünalgen produzieren unter anaeroben Bedingungen Wasserstoff. Dies geschieht mit Hilfe des Enzyms Hydrogenase und Energie aus der Photosynthese. Die Algen müssen dafür jedoch quasi gezwungen werden, ihren Stoffwechsel umzustellen. Dies gelingt zum Beispiel, wenn man den Algen Schwefel vorenthält. Ohne Schwefel kommt die Photosynthese zum erliegen und es wird kein Sauerstoff mehr produziert, anaerobe Bedingungen entstehen. Die Alge schaltet auf Sparmodus und beginnt, energiereiche Reservestoffe zu verbrennen. Als Nebenprodukt fällt dabei Wasserstoff an. Der wesentliche Schritt bei der biochemischen Wasserstofffreisetzung ist die Übertragung von Elektronen auf Protonen durch das Enzym Hydrogenase: 2 H+ + 2 e- -> H2. Diese Reaktion läuft allerdings nur unter anaeroben Bedingungen ab, da Sauerstoff das Enzym blockiert.

Diese Phase der Wasserstoffproduktion ist zeitlich begrenzt. Nach etwa vier Tagen sind alle Reservestoffe verbraucht und die Alge muss sich wieder zwei bis drei Tage mit normaler Photosyntheseaktivität regenerieren. In der anaeroben Phase produzieren die Algen etwa drei Milliliter Wasserstoff pro Liter Algenkultur. Wissenschaftler sind der Meinung, die Ausbeute sei noch um das zehnfache zu erhöhen. Dazu nehmen sie vor allem die Hydrogenase genauer unter die Lupe. Sie hoffen, das Enzym durch gentechnische Manipulation unempfindlicher gegenüber Sauerstoff zu machen.

Forschern der Universität Bonn gelang es vor kurzem, das Gen mit dem Bauplan für die Hydrogenase zu isolieren. Sie veränderten das Genom so, dass die Algen doppelt so viel Wasserstoff produzierten wie nicht manipulierte Artverwandte. Sie schalteten dem Hydrogenase-Gen eine Sequenz vor, die dafür sorgt, dass die Konzentration des Enzyms in der Zelle höher ist und somit auch mehr Wasserstoff produziert werden kann.

Algen haben also durchaus das Potenzial, eines Tages ihren Teil zum Energiemix beizutragen. Auch wenn es sicher utopisch ist, den gesamten Wasserstoffbedarf aus Algen zu produzieren. Für eine wirtschaftliche Nutzung sind bislang die Kosten für die Anlagen zu hoch und die Wasserstoffausbeute zu niedrig.