Ramineh Rad bestückt eine elektrokatalytische Zelle.
Katalyse
Elektronenklau für einen guten Zweck
Ramineh Rad und Anna Ngo vereinen das Beste aus Elektro- und Biokatalyse. So wollen sie nachhaltig und preisgünstig an begehrte Chemikalien kommen.
Biologische Komponenten machen es möglich, ohne umweltschädliche Zutaten und energieintensive Temperaturen an begehrte Chemikalien zu kommen. Eine entsprechende Reaktionskaskade entwickeln Ramineh Rad und Dr. Anna Ngo an der Ruhr-Universität Bochum. Aus Abfallstoffen werden so Wertstoffe wie etwa Formaldehyd oder Format. Und auch auf die Cofaktoren und Cosubstrate der Reaktionskaskade haben es die Forscherinnen abgesehen, denn die sind richtig teuer. Darüber berichtet Rubin, das Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität Bochum.
Ein unscheinbarer grauer Knopf in einem transparenten Tütchen ist der Ort, an dem alles geschieht, was zu einer nachhaltigeren und preisgünstigeren Erzeugung von Wertstoffen für die chemische Industrie führen soll. Der Knopf besteht aus Nickelschaum, und auf seiner Oberfläche hat Anna Ngo bestimmte Enzyme befestigt. Sie stammen aus genetisch veränderten E. coli-Bakterien, die Anna Ngo im Labor vermehrt. „Die Enzyme kann ich gezielt aus den Zellen extrahieren“, erläutert die Biochemikerin, die in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dirk Tischler an der Ruhr-Universität Bochum an als Postdoktorandin arbeitet. Auf der chemisch vorbehandelten Oberfläche des Nickelschaums haften sie dann von selbst an.
Der so präparierte Knopf wird dann in eine Elektrokatalytische Zelle eingebaut und dient darin als Anode. „Wir entwickeln eine kombinierte Bio-Elektrokatalyse als modulare Kaskade zur Kopplung elektrochemischer Prozesse mit biokatalytischen Reaktionen“ erklärt Ramineh Rad als Doktorandin aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel in der Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität. Dabei konzentrieren sich die beiden Forscherinnen auf die Anode – die Kathode bleibt zunächst außen vor. Die Elektrokatalytische Zelle wird mit einer Pufferlösung gefüllt. Je nachdem, welche Enzyme sich auf dem Nickelschaum befinden und welchen Ausgangsstoff man hinzufügt, laufen an der Anode dann verschiedene Reaktionen gleichzeitig ab.
Kaskade in drei Schritten
„Unsere Enzymkaskade erlaubt es, auf nachhaltige Weise aus Abfall wertvolle Stoffe zu gewinnen“, sagt Ramineh Rad. „Und dabei ist sie modular betreibbar, also flexibel.“ Da sich die Cofaktoren immer wieder regenerieren, können die Reaktionen über lange Zeit stabil ablaufen.
Ausführlicher Beitrag in Rubin
