Erneuerbare Energie Dreimal mehr Wasserstoff aus Mais produziert

Wasserstoff gilt als umweltschonender Brennstoff. Ingenieure konnten die Erzeugung des Gases aus Ernteabfällen auf das Dreifache steigern.

Gasrohr einer chemischen Anlage (Archivbild): Elf Enzyme im Einsatz
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Gasrohr einer chemischen Anlage (Archivbild): Elf Enzyme im Einsatz


Biokraftstoffe haben nicht den besten Ruf. Das liegt auch an dem hohen Aufwand, den man treiben muss, um aus Pflanzen Benzin, Methan oder Wasserstoff herzustellen. Nun berichten Wissenschaftler über große Fortschritte bei der Produktion von Biowasserstoff aus Ernteabfällen.

Forscher um Percival Zhang von der Virginia Polytechnic Institute and State University in Blacksburg haben die Ausbeute verdreifacht. Sie konnte nach eigenen Angaben aus den häufigsten Kohlenhydraten der Pflanzenteile den maximalen Ertrag an Wasserstoff herausholen. Ihr Verfahren, das elf verschiedene Enzyme als Biokatalysatoren nutzt, sei ähnlich produktiv wie die industrielle Herstellung, schreiben die Forscher im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Aus Zucker wird Wasserstoff

Wasserstoff hat im Vergleich zu Methan und anderen Kohlenwasserstoffen den Vorteil, dass bei der Verbrennung nur Wasser entsteht und kein klimaschädliches Kohlendioxid. Das Gas kann auch zum Antrieb von Autos eingesetzt werden - entweder in herkömmlichen Verbrennungsmotoren oder in Brennstoffzellen. Toyota hatte im Juni 2014 das weltweit erste Serienauto mit Brennstoffzellenantrieb präsentiert.

Als Ausgangsmaterial verwenden Zhang und Kollegen Stängel und Blätter von Maispflanzen. Diese behandeln sie in einem bereits bekannten Verfahren mit Enzymen und verdünnter Säure, sodass die langkettigen Kohlenhydrate Zellulose und Xylan in Glucose und Xylose aufgespalten werden. An diese beiden Einfachzucker wird eine Phosphatgruppe gehängt, bevor über weitere Enzymreaktionen der Wasserstoff (H2) freigesetzt wird. Anschließend werden die um den Wasserstoff erleichterten Zuckermoleküle weitgehend recycelt.

Die optimalen Bedingungen für dieses Verfahren fanden die Forscher nicht nur im Labor, sondern auch über mathematische Berechnungen. Aus einer Vielzahl von Versuchsergebnissen erstellten sie ein virtuelles Reaktionsmodell. Darin variierten sie die Anteile der verschiedenen Enzyme und errechneten mit evolutionären Algorithmen die beste Lösung.

Prozess dauert 78 Stunden

Ein Vorteil gegenüber früheren Verfahren sei, dass sie auf ein hitzeempfindliches Enzym verzichteten und so mit einer Reaktionstemperatur von 40 statt 32 Grad Celsius arbeiten konnten, schreiben die Forscher. Die Produktivität sei dadurch vergleichbar hoch wie in der industriellen Biogas- und Wasserstoffherstellung.

Noch dauert der Produktionsprozess allerdings recht lange. Den maximalen Wasserstoffertrag erhielten die Forscher nach 78 Stunden. Sie hoffen aber, künftig hitzestabilere Enzyme nutzen und die Reaktion durch höhere Temperaturen schneller ablaufen zu lassen.

hda/dpa



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insgesamt 76 Beiträge
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sonicmiles 07.04.2015
1.
Das hört sich doch gut an... Man sollte wirklich auf eine wasserstoffbasierte Wirtschaft umstellen. Das passt auch gut zu regenerativen Energien.
wellenfreund 07.04.2015
2. Rechenkünstler
Und schon wieder ist es passiert - Verwechslung beim Vergleich von Zahlen. In der Überschrift heißt es "dreimal mehr Wasserstoff aus Mais produziert". Ich stelle mir vor, ich habe eine Menge x. Wenn ich jetzt im Vergleich dazu einmal mehr produziere als ich vorher schon hatte, dann habe ich x + x = 2x. Wenn ich im Vergleich zur Ursprungsmenge dreimal mehr produziere, dann habe ich x + 3x = 4x, also die vierfache Menge. Im der Unter-Überschrift steht dann aber, "auf das Dreifache steigern". Also doch nur zweimal mehr produziert, um dann das Dreifache zu bekommen (x + 2x = 3x) ?
räbbi 07.04.2015
3.
Schön, aber was mach ma mit den ganzen Kohlenstoff-Atomen? Füllen wir im Pott die alten Kohlestollen wieder auf? Wenn man an 4Hs nur ein C hängt - sprich Methan, ist das Zeugs viel einfacher zu handbaben und die passende Infrastruktur bereits weltweit vorhanden. Reiner Wasserstoff diffundiert immer irgendwo in der Gegend rum. Alles über den Haufen werfen? Wie ist die Energiebilianz bei dem Spass? Fragen über Fragen...
rexromanus 07.04.2015
4. Nope
dreimal mehr = dreimal so viel = die dreifache Menge
observer2014 07.04.2015
5. Dreifache Menge von wieviel?
Im Artikel steht dass es gelungen ist aus einer Menge X an Bioabfallstoffen nun die dreifache Menge an Wasserstoff gewonnen werden kann. Kennt jemand dazu konkrete Zahlen? Verhältnis von Menge X Bioabfall zu Menge Y Wasserstoff zum Beispiel.
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