Beteiligte Promovierende:
Lena Suffner (C1-REM): anorganische Gerüststruktur für Elektronentransport
Nicolas Rychlik (C1-REM): Neue Hydrogenasen
Steffi Böhnke (C1-REM): Charakterisierung CO2 reduzierender Enzyme aus Metagenomen
Hintergrund und Ansatz: Die Umsetzung des Treibhausgases CO2 und die Speicherung von erneuerbarer Energie sind entscheidende Maßnahmen, die zur Lösung von Problemen mit der zukünftigen Klimaveränderung und Energieversorgung und –sicherheit beitragen. In diesem Zusammenhang konnte bereits gezeigt werden, dass neue Kombinationen von chemischen und biologischen Prozessen effektiv zur Reduktion von CO2 zu Kohlenmonoxid (CO) mit Sonnenlicht sowie zur photochemischen (solaren) Produktion von H2 mit enzymatischen Systemen genutzt werden können [1], [2]. Im Projekt „anorganische und enzymgekoppelte Systeme für Elektronentransport“ nutzen wir das vorhandene Know-how, um neue anorganische Photosensibilisatoren (AG Burger) zur Beschichtung von TiO2 Nanopartikel und/oder leitenden Polymeren (AG Luinstra) herzustellen und weiterzuentwickeln. Diese maßgeschneiderten Materialien werden mit Enzymen kombiniert, die die Reduktion von CO2 zu CO und die Produktion von H2 katalysieren. Hierzu wird in der AG Perner gezielt nach neuen enzymatischen Systemen gesucht, die aus hydrothermalen Tiefseequellen stammen. Die dort gefundenen Kulturen werden nach bestimmten Bedingungen angereichert und dienen zur Erstellung von Metagenombanken (s. Projekt Perner/Seifert). In den neu entwickelten und anorganisch-enzymgekoppelten Systemen katalysieren die Enzyme den letzten Schritt des insgesamt dreistufigen Elektronentransfers, (i) beginnend mit den Photosensibilisatoren, (ii) der Übertragung auf leitende Materialien und (iii) letztendlich zur enzymatischen Reduktion von CO2 oder der Produktion von H2.
[1] Armstrong, F.A., Belsey, N.A., Cracknell, J.A., Goldet, G., Parkin, A., Reisner, E. et al. (2009) Dynamic electrochemical investigations of hydrogen oxidation and production by enzymes and implications for future technology. Chem. Soc. Rev. 38: 36-51.
[2] Woolerton, T.W., Sheard, S., Reisner, E., Pierce, E., Ragsdale, S.W., and Armstrong, F.A. (2010) Efficient and Clean Photoreduction of CO2 to CO by Enzyme-Modified TiO2 Nanoparticles Using Visible Light. J. Am. Chem. Soc ..132: 2132-+.
Web-Verknüpfungen:
Peter Burger http://www.chemie.uni-hamburg.de/ac/burger/
Gerrit Luinstra http://www.chemie.uni-hamburg.de/tmc/luinstra/index_print.html
Mirjam Perner http://genmibio.de/mikrohh/pages/de/ag-perner/ag-perner-u1.php?lang=DE
