Cyanobakterien als Wasserstofffabrik: Forschende entwickeln neuen Ansatz für grünen Wasserstoff

Cyanobakterien als Wasserstofffabrik: Forschende entwickeln neuen Ansatz für grünen Wasserstoff

Ein internationales Forschungsteam der Universität Kassel, der Ruhr-Universität Bochum und der Universidade Nova de Lisboa hat eine neue Methode entwickelt, um die biologische Wasserstoffproduktion mithilfe von Cyanobakterien deutlich zu verbessern. Die in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie International Edition veröffentlichte Studie könnte langfristig einen Beitrag zur nachhaltigen Herstellung von grünem Wasserstoff leisten.

Cyanobakterien sind in der Lage, durch Photosynthese Sonnenenergie zu nutzen und unter bestimmten Bedingungen Wasserstoff zu erzeugen. Eine zentrale Herausforderung besteht jedoch darin, dass der bei der Photosynthese entstehende Sauerstoff die sogenannten Hydrogenasen hemmt – jene Enzyme, die für die Wasserstoffproduktion verantwortlich sind. Bisherige Verfahren zur Sauerstoffentfernung waren häufig energieaufwendig oder erforderten zusätzliche Chemikalien, was die Nachhaltigkeit des Prozesses einschränkte.

Die Forschenden entwickelten nun einen neuen Ansatz, bei dem genetisch optimierte Cyanobakterien in ein spezielles Redoxpolymer eingebettet werden. Dieses Polymer wird auf einer Elektrode abgeschieden und kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung Sauerstoff in der unmittelbaren Umgebung der Zellen abbauen. Dadurch entsteht eine lokale sauerstofffreie Mikroumgebung, in der die Hydrogenasen aktiv bleiben und kontinuierlich Wasserstoff produzieren können.

Besonders vielversprechend erwiesen sich genetisch modifizierte Cyanobakterien, bei denen die Wasserstoff produzierenden Enzyme direkt an das Photosystem I gekoppelt sind. Diese Organismen zeigten eine deutlich stabilere und länger anhaltende Wasserstoffproduktion als natürliche Wildtypen.

Nach Einschätzung der Forschenden eröffnet die Technologie neue Perspektiven für sogenannte biophotovoltaische Systeme, die Sonnenlicht direkt zur Erzeugung von Wasserstoff nutzen. Durch die Kombination lebender Mikroorganismen mit elektrochemischen Verfahren könnten künftig nachhaltige Systeme entstehen, die die Selbstreparaturfähigkeit biologischer Zellen mit der Steuerbarkeit technischer Anlagen verbinden.

Die Ergebnisse gelten als wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer langfristig skalierbaren und ressourcenschonenden Wasserstoffproduktion. Gefördert wurde das Forschungsprojekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie der Dietmar-Hopp-Stiftung.

(Quelle: 26.05.2026 Uni-Kassel )