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Wie ein winziges Bakterium Kohlendioxid reduziert

Freitag, 12. Dezember 2014

Alexandre Ciaccafava kam aus Frankreich an die Spree, um Lösungen für die Energiekrise zu finden

Alexandre Ciaccafava hat auch die einzigartige technische Ausstattung des Labors von TU-Professor Peter Hildebrandt angezogen, die für seine Forschung unabdingbar ist
Lupe

Seit August forscht der Biochemiker Dr. Alexandre Ciaccafava als Stipendiat der Alexander von Humboldt-Stiftung an der TU Berlin. Er ist zu Gast bei Prof. Dr. Peter Hildebrandt, Fachgebiet Physikalische Chemie/Biophysikalische Chemie, das auch am Exzellenzcluster „Unifying Concepts in Catalysis“ beteiligt ist.

Das Projekt von Alexandre Ciaccafava steht im Zusammenhang mit einer der größten Herausforderungen an die heutige Naturwissenschaft – neue Ansätze zur Lösung der Energiekrise zu finden. Das betrifft besonders die Entwicklung erneuerbarer Energiequellen bei gleichzeitiger Reduktion des CO2-Ausstoßes. Die Strategien dafür finden sich in der Natur, die neue Ansätze für eine effiziente Umwandlung von CO2 in CO bereithält. Kohlenmonoxid dient als Grundlage bei der Herstellung von höherwertigen Kohlenwasserstoffen für Brennstoffe, es wird aber auch von einigen aeroben und anaeroben Bakterien als Kohlenstoff- und Energiequelle verwendet. Dr. Ciaccafava beschäftigt sich im Rahmen seiner Forschung mit zwei besonderen Bakterien – Carboxydothermus hydrogenoformans und Oligotropha carboxidovorans –, die mit Hilfe von besonderen Enzymen, den sogenannten Kohlenstoffmonoxid-Dehydrogenasen, CO2 effektiv in CO umwandeln können. Das katalytisch aktive Zentrum dieser Enzyme enthält mehrere Übergangsmetalle, die die Umwandlung von CO2 erlauben. Dazu ist das Zusammenspiel vieler Faktoren notwendig, die teilweise noch unbekannt sind. Die Erforschung dieser Faktoren ist essenziell bei der Übertragung dieser Enzymfunktion auf andere Systeme, die dann auch für eine technologische Anwendung geeignet sind.

„Mein Ziel ist es, die Grundzüge des enzymatischen Katalysemechanismus zu verstehen. Allerdings ist bei einem so anspruchsvollen Vorhaben die Charakterisierung von einigen Teilschritten schon ein Erfolg. Eines der Probleme ist, dass die Katalyse rasend schnell abläuft. Das Enzym ist in der Lage, 40 000 Moleküle in der Sekunde umzuwandeln. Wir setzen daher besondere schwingungsspektroskopische Techniken ein, um die komplexe Fragestellung anzugehen. Wichtige Bestandteile der technischen Ausstattung hier im Fachgebiet sind selbst angefertigt und daher einzigartig und gehören mit zu den modernsten und besten in Europa. Diese Ausstattung, die mir erst die Durchführung dieses Projektes erlaubt, war einer der Gründe dafür, dass ich unbedingt hier arbeiten wollte“, sagt der Humboldt-Stipendiat voller Anerkennung.

Bereits während seiner Doktorarbeit am staatlichen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) in Marseille, Frankreich stand Ciaccafava in Kontakt mit Professor Peter Hildebrandt: „Ich bin mir bewusst, dass ich bei einem der führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der Schwingungsspektroskopie von Proteinen arbeite. Seine Expertise ergänzt meine eigene Forschung optimal. Aber nicht nur in wissenschaftlicher Hinsicht, sondern auch im Hinblick auf meine Karriere ist diese Zusammenarbeit von großer Bedeutung, da sie mir erlaubt, mich weiter zu profilieren.“

Christiane Petersen "TU intern" Dezember 2014

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