Zuurstof is probleem voor waterstofproductie bacteriën en algen

Ombouw FeFe-hydrogenase

Het enzym [FeFe]-hydrogenase, CbA5H, werd omgebouwd om het zuurstofbestendiger te maken (afb: Thomas Happe et. al.)

Sommige bacteriën en algen maken enzymen aan waarmee ze waterstof kunnen produceren. Die waterstofpro-ducerende cellen worden al tientallen jaren onderzocht, maar tot nu heeft dat weinig opgeleverd. Een belangrijk obstakel blijkt zuurstof te zijn. Dat ‘vreet’ aan het waterstofenzym. Nu schijnen onderzoekers onder aanvoering van Thomas Happe van de Ruhruniversiteit in Bochum er in geslaagd te zijn een ‘waterstofenzym’ (hydrogenase) zo te verbouwen dat het veel minder last heeft van zuurstof.
Waterstof wordt gezien als een belangrijk ‘grondstof’ voor de verwezenlijking van een ‘groene’ energieopwekking en stroomvoorziening. Veelal wordt daarbij gemikt op industriële processen om waterstof ‘los te wrikken’ uit verbindingen als water (via elektrolyse) en methaan (via stoomhervorming). Bij dat laatste proces ontstaat het broeikasgas kooldioxide (methaan is zelf een nog heftiger broeikasgas). Beide processen kosten een hoop energie en er zijn geleerden die stellen dat ‘groene’ waterstof niet bestaat of althans niet helpt het klimaatprobleem op te lossen.
Zeker veertig jaar geleden kwam ik in Duitsland, ik ben helaas vergeten waar, onderzoekers tegen die in het lab bacteriën en/of algen kweekten die waterstof produceerden. Ik zie de groene bakken nog voor me, waar constant belletjes (waterstof) naar het wateroppervlak huppelden. Dat heeft kennelijk nooit een praktisch vervolg gekregen.

Zonlicht

Die ‘beestjes’ gebruiken de energie uit het zonlicht om hun waterstof te produceren. Daar hebben we geen duurzaam opgewekte stroom voor nodig. “Door hun hoge omzetting dienen ze als het grote biologische voorbeeld voor de ontwikkeling van toekomstige waterkatalysatoren (een enzym is een biologische katalysator; as)”, zegt hoofdauteur Andreas Rutz (dus geen beestjes die waterstof produceren). Het probleem is alleen de actieve omzettingsplek op het enzym, de zogeheten H-cluster, die kapot gaat door zuurstof. “Dat is de grootste hindernis in het waterstofonderzoek.”

Het recent ontdekte enzym CbA5H, [FeFe]hydrogenase (‘waterstofvormer’), van de bacterie Clostridium beijerinckii is het enige bekende waterstofvormende enzym dat zichzelf min of meer kan beschermen tegen de zuurstofaanvallen, maar een deel van het enzym gaat er toch aan in die strijd.
Om dat te voorkomen ‘verbouwden’ de onderzoekers het enzym (dat is een eiwit en dus opgebouwd uit aminozuren). Die verandering zou als gevolg (moeten) hebben dat de bescherming tegen zuurstof van de hydrogenase aanzienlijk groter is geworden, stelt het, helaas, summiere persbericht (het artikel is ook niet openbaar).

Bron: Alpha Galileo

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *