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2015 | Buch

Die Photosynthese als erneuerbare Energie

Zukünftige Produktion von Biowasserstoff aus Sonnenlicht

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Über dieses Buch

Volker Hartmann immobilisiert und kontaktiert elektrisch Photosystem 2 (PS2) aus dem thermophilen Cyanobakterium Thermosynechococcus elongatus in einem Phenothiazin-modifizierten Redoxpolymer an einer Elektrodenoberfläche. Dort findet es als anodische Halbzelle Verwendung in einer semiartifiziellen, lichtgetriebenen Biobatterie für die zukünftige Gewinnung von elektrischem Strom und Biowasserstoff. Durch die Auswahl eines geeigneten Polymers und die Optimierung der Elektroden-Präparation kann das Potential dem der Akzeptorseite des PS 2 angepasst werden, was zu einer 80-fachen Verbesserung im Vergleich zum zuvor existierenden System führt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einleitung
Zusammenfassung
Die weltweite Energieversorgung beruht größtenteils auf fossilen Energieträgern, wie Kohle, Erdgas und Erdöl. Im Jahre 2011 wurden 67% des weltweit produzierten Stroms aus diesen Energieträgern gewonnen (World Development Indicators, The World Bank 2011). Diese Art der Energiegewinnung ist jedoch mit gravierenden Nachteilen verbunden. Zum einen sind die Vorkommen von fossilen Energieträgern endlich und können den steigenden weltweiten Energiebedarf nicht nachhaltig decken, zum anderen werden bei deren Verbrennung Treibhausgase wie zum Beispiel CO2 erzeugt, die das Weltklima stark beeinflussen (Norby und Luo 2004).
Volker Hartmann
2. Material und Methoden
Zusammenfassung
Das in dieser Arbeit verwendete PS2 wurde aus dem thermophilen Organismus T. elongatus nach Kuhl et al. (2000) aufgereinigt. Sowohl Wildtyp-PS2 (WT-PS2) als auch His-tag-PS2 (His-PS2), dessen Präparation nach Nowaczyk et al. (2006) erfolgte, wurden allgemein von Herrn Dr. Marc M. Nowaczyk zur Verfügung gestellt und zusammen mit Frau Claudia König isoliert. Die Durchführung der Aufreinigung ist schematisch in Abb. 2-1 dargestellt.
Volker Hartmann
3. Ergebnisse
Zusammenfassung
Die erste chromatographische Aufreinigung des His-PS2 aus den bereits vorextrahierten Thylakoidmembranen erfolgte durch eine IMAC, um das His-PS2 von den restlichen Membranproteinen zu trennen. Das erhaltene Elutionsprofil ist in Abb. 3-1 dargestellt. Es werden die Wellenlängen 260 nm für die Absorption durch Verunreinigungen mit Nucleinsäuren, 280 nm für die Absorption von Tryptophan und Tyrosin und 680 nm für die Absorption von Chlorophyllen und im speziellen PS2 betrachtet. Zusätzlich werden die Leitfähigkeit und die Konzentration des Imidazol-haltigen Elutionspuffers gezeigt. Die Konzentration des Elutionspuffers wird dabei nicht gemessen, sondern nur theoretisch durch die Ansteuerung der unterschiedlichen Pumpen der ÄKTA bestimmt.
Volker Hartmann
4. Diskussion
Zusammenfassung
Die Funktion des semiartifiziellen Z-Schema Analogons konnte bereits von Kothe et al. (2013) bewiesen werden. Allerdings wurde für die Immobilisierung von PS2 ein Os-modifiziertes Polymer verwendet, das im Redoxpotential weit von der Akzeptorseite QB des PS2 entfernt ist (Abb. 4-1). Somit geht viel Energie in Form von Wärme verloren und die Potentialdifferenz zwischen der PS2 Akzeptorseite und der PS1 Donorseite kann nur zu einem geringen Teil ausgeschöpft werden.
Volker Hartmann
Backmatter
Metadaten
Titel
Die Photosynthese als erneuerbare Energie
verfasst von
Volker Hartmann
Copyright-Jahr
2015
Electronic ISBN
978-3-658-09187-3
Print ISBN
978-3-658-09186-6
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-09187-3