Ein internationales Forschungsteam hat einen Durchbruch bei der biologischen Produktion von grünem Wasserstoff erzielt. Mithilfe von Cyanobakterien – auch Blaualgen genannt – kann Wasserstoff direkt aus Sonnenlicht und Wasser gewonnen werden. Bisher war die Produktion jedoch kurzlebig, weil der bei der Photosynthese entstehende Sauerstoff die für die Wasserstoffbildung zuständigen Enzyme, sogenannte Hydrogenasen, lahmlegt. Dieser biologische Widerspruch galt lange als größte Hürde.

Die Wissenschaftler der Universität Kassel, der Ruhr-Universität Bochum und der Universidade Nova Lissabon entwickelten nun ein System, bei dem die Cyanobakterien in ein spezielles Polymer eingebettet werden. Dieses schafft eine sauerstofffreie Mikroumgebung, indem es Sauerstoff elektrochemisch entfernt – ohne die Photosynthese zu stören. Dadurch bleibt die Wasserstoffproduktion über längere Zeit stabil, ohne dass zusätzliche Chemikalien wie Glukose benötigt werden.

Besonders effizient waren genetisch optimierte Stämme, bei denen die Wasserstoff-Enzyme direkt mit dem Photosystem I gekoppelt wurden. Bei diesen sank das Wasserstoffsignal nach 2500 Sekunden nur um 15 Prozent, während normale Stämme bereits nach 1000 Sekunden 75 Prozent einbüßten. Auch die Bildung von schädlichem Wasserstoffperoxid blieb minimal. Die Forscher sehen darin einen wichtigen Schritt hin zu biophotovoltaischen Systemen, bei denen lebende Zellen direkt Sonnenlicht in Wasserstoff umwandeln.