Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina ehrt Max-Planck-Wissenschaftler für Arbeit zum Korrosionsschutz und zur Energieumwandlung und -speicherung
Im Rahmen der feierlichen Eröffnung ihrer Jahresversammlung zum Thema „Symmetrie und Asymmetrie in Wissenschaft und Kunst“ in Halle (Saale) der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina wurden am 18.09.2015 zehn Forschende mit Preisen und Medaillen für ihre wissenschaftlichen Leistungen geehrt. Den mit 5.000 Euro dotierten Leopoldina-Preis für junge Wissenschaftler erhielt Dr. Pascal Beese-Vasbender vom Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE), für seine Leistungen im Bereich der mikrobiell beeinflussten Korrosion von Eisenwerkstoffen und der bioelektrischen Energieumwandlung und -speicherung.
Dr. Pascal Beese-Vasbender, Wissenschaftler in der Gruppe „Elektrokatalyse“ am MPIE, beschäftigte sich zunächst mit der mikrobiell beeinflussten Korrosion von Eisenwerkstoffen, welche unter anderem eine Gefahr für Öl- und Gasleitungen im Meer darstellt. Später weitete er sein Themengebiet auf die bioelektrische Energieumwandlung aus. Als ehemaliger Student der Meeresbiologie, -chemie und Mikrobiologie, untersuchte er in seiner Doktorarbeit verschiedenste elektrochemische Methoden für die Analyse von Korrosionsprozessen. Unter anderem setzte er erstmals eine neuartige Methode, die sogenannte „Electrochemical Frequency Modulation“ für mikrobiologische Systeme ein.
Von besonderem Interesse bei der Erforschung dieses als Biokorrosion bezeichneten Rostvorganges sind hierbei Schwefelwasserstoff produzierende Bakterien und Methan produzierende bakterienähnliche Mikroorganismen, sogenannte Archaeen, welche überall in den typisch schwarz gefärbten und nach faulen Eiern riechenden Sedimenten vom Wattenmeer bis hin zum eigenen Gartenteich vorkommen. Unter diesen Bakterien gibt es Vertreter, die spezialisiert darauf sind, Eisen als alleinige Energiequelle zu nutzen. Dabei haben diese Bakterien einen direkten Einfluss auf elektrochemische Prozesse an der Eisenoberfläche und beschleunigen somit erheblich den Rostvorgang von Eisenwerkstoffen. Dieser Mechanismus der Mikroorganismen ist jedoch nicht darauf beschränkt, alleinig Energie von Eisenoberflächen aufzunehmen. Materialforscher können die ‚Eisen fressenden Mikroorganismen‘ auch auf anderen leitfähigen Materialien vermehren, wenn diese unter Strom gesetzt werden.
Mit seinem selbst konstruierten Versuchsaufbau für präzise elektrochemische Halbzellenuntersuchungen konnte Beese-Vasbender erstmalig zeigen, dass die direkte Aufnahme von Elektronen den Mikroorganismen als Energiequelle dient. Schafft man es in Zukunft die direkten Eintrittsstellen der Elektronen in den Energiekreislauf der Mikroorganismen zu hemmen, könnten gezielt Strategien zur Vermeidung von Biokorrosion entwickelt werden.
Elektrosynthese von Methan
Aufgrund der außergewöhnlichen Fähigkeit dieser Mikroorganismen Elektronen direkt von der Elektrodenoberfläche aufzunehmen, erweiterte Beese-Vasbender seine Arbeiten über sein ursprüngliches Themengebiet der Korrosion hinaus, hin zur mikrobiologischen Elektrosynthese von Methan. Er erkannte, dass methanogene Archaeen von Nutzen für die Umwandlung von elektrischer in chemische Energie sein können. Diese Erkenntnis könnte zukünftig eine wichtige Rolle in der Umwandlung und Speicherung von erneuerbaren Energien spielen.
Die Leopoldina vergibt seit 2009 aus Mitteln der Karl-Lohmann-Schenkung einen mit ursprünglich 2.000 Euro dotierten Leopoldina-Preis für junge Wissenschaftlerinnen oder Wissenschaftler, die das 30. Lebensjahr noch nicht vollendet haben und sich durch eine bemerkenswerte Leistung auf einem in der Leopoldina vertretenen Gebiet ausgewiesen haben. Durch die Unterstützung des Leopoldina Akademie Freundeskreises e.V. ist der Preis ab 2015 mit jeweils 5.000 Euro dotiert und kann an zwei Wissenschaftlerinnen oder Wissenschaftler verliehen werden. Weitere Preisträger waren Dr. Bart Kranstauber, der ebenfalls mit dem Leopoldina-Preis für seine Leistungen im Bereich der Zoologie geehrt wurde, und Dr. Nils Güttler, der den mit 2.000 Euro dotierten Georg-Uschmann-Preis für Wissenschaftsgeschichte erhielt. (Yasmin Ahmed Salem, M.A.)
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