Das Projekt "Synchrotronspektroskopie zur Optimierung katalytischer Zentren und Funktion/Effizienz im zellulären System" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Fachbereich Physik, Arbeitsgruppe Biophysik und Photosynthese durchgeführt. Die zunehmende Verknappung von fossilen Energie-Ressourcen und der bedrohliche Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre erfordert die Entwicklung neuer Strategien zur ökonomischen Nutzung alternativer und klimaverträglicher Energiequellen. Unser Ziel ist die Entwicklung neuartiger, auf Solarenergie beruhender Produktionsverfahren für Wasserstoff, die auf existierenden biologischen Reaktionen basieren. Das Verbundvorhaben 'Design natürlicher und biomimetischer Systeme zur lichtgetriebenen H2-Produktion: Von molekularen zu Massenfermentationssystemen' ist auf die Entwicklung eines photosynthetischen Mikroorganismus fokussiert (im folgenden als 'Designzelle' bezeichnet), in dem zwei fundamentale biologische Reaktionsabläufe zusammengeführt werden, um Wasserstoff aus Wasser zu gewinnen, und zwar unter Nutzung von Solarenergie. Bei diesen Prozessen handelt es sich zum einen um die Photosynthese, bei der mittels Licht energiereiche Elektronen (Reduktionsäquivalente) aus dem Wasser gewonnen werden, und zum anderen um die Hydrogenase-katalysierte Wasserstoffproduktion aus Elektronen und Protonen. Die Aufgaben der Wissenschaftler an der FU Berlin umfassen: (1) Durch Einsatz der Röntgenspektroskopie mit Synchrotronstrahlung (XANES, EXAFS, etc.) werden effizient Informationen zur Struktur des katalytischen Zentrums gewonnen, um die gezielte Optimierung der Hydrogenasefunktion in der Designzelle zu ermöglichen. (2) Ein weiteres Ziel ist es, Beiträge zur funktionellen Charakterisierung der Photosynthesefunktion zu leisten, die eine gezielte Optimierung des zellulären Systems (Designzelle und Bioreaktor) unterstützen. (3) Ferner soll Effizienz bzw. Wirkungsgrad der Solarenergienutzung in den Photosystemen der Designzelle quantifiziert werden. Die Strategien der Ergebnisverwertung zielen auf ein mittel- oder langfristig auch ökonomisch attraktives System zur biologischen Wasserstoffproduktion unter Solarenergienutzung.