Abstract
Hydrogen is considered as a game changer in decarbonization and combating global warming crisis. However, transport and storage of the gas are still challenging tasks. We describe here a unique enzyme from acetogenic bacteria that binds H2 to CO2, thereby producing the liquid organic hydrogen carrier formic acid. A whole-cell-system enables high rates of formic acid production as well as hydrogen production from formic acid. Both processes can be timely separated in one operational unit to generate a biobattery to store and release hydrogen on demand.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
Literatur
Schuchmann K, Müller V (2014) Autotrophy at the thermodynamic limit of life: a model for energy conservation in acetogenic bacteria. Nat Rev Microbiol 12: 809–821
Katsyv A, Müller V (2020) Overcoming energetic barriers in acetogenic C1 conversion. Front Bioeng Biotechnol 8: 621166
Bengelsdorf FR, Dürre P (2017) Gas fermentation for commodity chemicals and fuels. Microb Biotechnol 10: 1167–1170
Trischler R, Roth J, Sorbara MT et al. (2022) A functional Wood-Ljungdahl pathway devoid of a formate dehydrogenase in the gut acetogens Blautia wexlerae, Blautia luti and beyond. Environ Microbiol 24: 3111–3123
Ferry JG (1990) Formate dehydrogenase. FEMS Microbiol Lett 87: 377–382
Schuchmann K, Müller V (2013) Direct and reversible hydrogenation of CO2 to formate by a bacterial carbon dioxide reductase. Science 342: 1382–1385
Schwarz FM, Schuchmann K, Müller V (2018) Hydrogenation of CO2 at ambient pressure catalyzed by a highly active thermostable biocatalyst. Biotechnol Biofuels 11: 237
Müller V (2019) New horizons in acetogenic conversion of one-carbon substrates and biological hydrogen storage. Trends Biotechnol 37: 1344–1354
Peters V, Janssen PH, Conrad R (1999) Transient production of formate during chemolithotrophic growth of anaerobic microorganisms on hydrogen. Curr Microbiol 38: 285–289
Schwarz FM, Moon J, Oswald F et al. (2022) Biological hydrogen storage and release through multiple cycles of bi-directional hydrogenation of CO2 to formic acid in a single process unit. Joule 6: 1304–1319
Schwarz FM, Müller V (2020) Whole-cell biocatalysis for hydrogen storage and syngas conversion to formate using a thermophilic acetogen. Biotechnol Biofuels 13: 32
Kottenhahn P, Schuchmann K, Müller V (2018) Efficient whole cell biocatalyst for formate-based hydrogen production. Biotechnol Biofuels 11: 93
Burger Y, Schwarz FM, Müller V (2022) Formate-driven H2 production by whole cells of Thermoanaerobacter kivui. Biotechnol Biofuels Bioprod 15: 48
Preuster P, Papp C, Wasserscheid P (2017) Liquid organic hydrogen carriers (LOHCs): Toward a hydrogen-free hydrogen economy. Acc Chem Res 50: 74–85
Funding
Open Access funding enabled and organized by Projekt DEAL.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Yvonne Burger und Volker Müller
Danksagung
Volker Müller dankt der DFG und dem ERC für die kontinuierliche und großzügige Förderung unserer Arbeiten und Yvonne Burger, Patrick Kottenhahn, Jimyung Moon, Florian Oswald, Kai Schuchmann und Fabian M. Schwarz für ihr Engagement und die exzellente Arbeit.
Rights and permissions
Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die in diesem Artikel enthaltenen Bilder und sonstiges Drittmaterial unterliegen ebenfalls der genannten Creative Commons Lizenz, sofern sich aus der Abbildungslegende nichts anderes ergibt. Sofern das betreffende Material nicht unter der genannten Creative Commons Lizenz steht und die betreffende Handlung nicht nach gesetzlichen Vorschriften erlaubt ist, ist für die oben aufgeführten Weiterverwendungen des Materials die Einwilligung des jeweiligen Rechteinhabers einzuholen. Weitere Details zur Lizenz entnehmen Sie bitte der Lizenzinformation auf http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de.
About this article
Cite this article
Müller, V., Burger, Y. HDCR-katalysierte Hydrogenierung von CO2 zum H2-Carrier Ameisensäure. Biospektrum 28, 763–766 (2022). https://doi.org/10.1007/s12268-022-1854-y
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s12268-022-1854-y