Israelische Wissenschaftler finden Weg zur effektiveren Wasserstoff-Herstellung

Wenn heutzutage Wasserstoff hergestellt wird, geschieht dies immer noch zu 95 Prozent mithilfe von Energie aus Kohle oder Erdgas. Daher spricht man hier auch von „schwarzem Wasserstoff“. Pro einer Tonne produziertem Wasserstoff fallen dabei 9 bis 12 Tonnen Kohlenstoffdioxid (CO2) an.

Wenn der Wasserstoff indes mit erneuerbaren Energien durch Elektrolyse hergestellt wird, spricht man von „grünem Wasserstoff“. Die Effizienz solcher Anlagen liegt aber erst bei rund 70 Prozent. Außerdem ist der grüne Wasserstoff bis zu 15 Mal teurer als der „graue Wasserstoff“, der aus Erdgas gewonnen wird, und bei dem Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird.

Israelis mit „Meilenstein“

Wissenschaftler der Universität Tel Aviv haben nun einen Weg gefunden, grünen Wasserstoff, der in Industrie, Landwirtschaft, als Rohmaterial für die Produktion von Treibstoffen, aber auch als Energiequelle gebraucht wird, effektiver und damit günstiger herzustellen als bei Elektrolyse. Wie die Universität mitteilte, verwenden die Forscher dafür sogenannte Hydrogenasen. Das sind Enzyme, die Wasserstoff produzieren, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommen und ihnen Energie zugeführt wird.

Normalerweise erhalten die Enzyme die Energie aus Sonnenlicht, also mittels Photosynthese. Doch die Forscher konnten die Enzyme dazu bringen, mithilfe eines Biokatalysators stattdessen elektrischen Strom zu verwenden. Und das effizienter und ohne umweltschädliche Rückstände. Die Universität selbst spricht von einem „Meilenstein“ bei der Suche nach der effektiven Herstellung von dringend benötigtem grünem Wasserstoff.

Wasserstoff aus erneuerbarer Energie herstellbar

Die neue Methode wurde von Itzhak Grinberg und Oren Ben-Zvi entwickelt. Die Ergebnisse der Studien haben sie im Fachblatt „Carbon Energy“ veröffentlicht.

„Wasserstoff ist in der Atmosphäre sehr selten“, erklärte Grinberg der Presse. „Es wird aber in Mikroorganismen durch Enzyme hergestellt. Diese erhalten ihre Energie durch Photosynthese.“ Im Labor habe sein Team diese Enzyme „elektrifiziert“. Dabei spende eine Elektrode elektrische Energie, welche die Sonnenenergie ersetzt. „Als Ergebnis erhalten wir einen sehr effektiven Prozess, der unter normalen Bedingungen ablaufen kann, also nicht wie sonst etwa unter hohen Temperaturen. Wir können Wasserstoff herstellen aus erneuerbarer elektrischer Energie, etwa durch Solarzellen oder Windkraftwerke.“

Effizienz von über 90 Prozent

Ein Problem sei dabei, dass das Enzym vor der elektrischen Spannung „davonlaufe“, wie Grinberg sagt. Es müsse daher auf chemischem Wege an Ort und Stelle gehalten werden. Zur Lösung verwendeten die Forscher ein Hydrogel, also ein Gel aus wasserunlöslichem Polymer, das Wasser binden kann. Das Gel mit dem wissenschaftlichen Namen Fluorenylmethyloxycarbonyl-Diphenylalanin (FmocFF) hält das Enzym an der Elektrode. Dort produziert es noch effektiver als auf bisher üblichen Wegen den Wasserstoff. Die Effizienz liege bei über 90 Prozent. 90 Prozent der Elektronen würden also so nutzbar gemacht.

Ein weiterer Vorteil sei, dass dies auch in Salzwasser funktioniere, anders als bei der klassischen Elektrolyse, die nur in destilliertem Wasser funktioniert. „Wir hoffen, dass es zukünftig möglich sein wird, unsere Methode kommerziell umzusetzen, damit Wasserstoff günstiger produziert werden kann für die Industrie, die Landwirtschaft und als saubere Energiequelle“, sagte Oren Ben-Zvi.