Intervju
Johannes härmar växternas fotosyntes
Namn: Johannes Messinger
Med väte i biltanken skulle vi få vatten som enda restprodukt. Problemet är att detta bränsle är svårt att utvinna och lagra. Växterna har en finurlig lösning för att framställa väteliknande produkter – fotosyntesen. Johannes Messinger vill härma växternas princip och översätta den till en konstgjord variant.
Som forskare gäller det att ha ett brinnande intresse. Johannes Messinger kan inte anklagas för att ha någon brist på den egenskapen. I 24 år forskat om hur vatten spjälkas till syre och väteliknande produkter i fotosyntesen.
– Det är en av de mest imponerande biologiska processer som finns. För mer än två miljarder år sedan förändrade den hela evolutionen och skapade det syre som gör att vi kan andas.
Intresset startade redan när han var student i Berlin. Nu är han professor i biologisk kemi vid Umeå universitet och leder den starka forskningsmiljön Solljus som bränsle. Det långsiktiga målet för forskningen är att bidra till en miljömässigt bättre energiförsörjning i framtiden.
Billigare metaller
Det solljus som når vår jord på en timme innehåller mer energi än vad vi människor på jorden gör av med på ett år. Förutsättningarna är goda med andra ord. Redan idag går det att med hjälp av solceller och den elektricitet som alstras dela vatten i väte och syre. Men dagens metoder är ineffektiva och kräver sällsynta och dyra metaller som till exempel platina eller ruthenium.
– Vi använder oss av metaller som är vanligt förekommande i jordskorpan,, som mangan och kalcium, precis de metaller som medverkar i fotosytensen. De är billigare att framställa och det är en förutsättning om vi ska kunna utveckla en konstgjord fotosyntes på ett hållbart sätt. Vi vill nu försöka skapa bättre katalysator av metallerna genom att förändra hur de sitter ihop med varandra.
Johannes forskningsgrupp studerar både biologisk och artificiell fotosyntes. Arbetet med artificiell fotosyntes runt om i världen har gått snabbt. För fem år sedan fanns bara ett fåtal rapporter inom området.
Stort proteinkomplex
Vattenspjälkning är en process som finns i gröna växter, alger och cyanobakterier och den äger rum i ett stort proteinkomplex kallas Fotosystem 2. Där spjälkas vatten till syre, protoner och elektroner. Genom artificiell fotosyntes skulle det gå att kombinera dessa protoner med elektroner för att på ett effektivt sätt bilda vätgas. Johannes forskargrupp vill ta reda på hur vattenmolekylerna binder till mangan och kalcium i Fotosystem 2, men också hur bindningen mellan de två syreatomerna bildas.
Ljus och mörker
Fotosyntesens reaktionscykel för vattenspjälkning består av fyra ganska stabila steg. Det femte är däremot lite av en gåta. Det är där all kemi sker, men den äger rum i mörker. Dessutom sker reaktionen på mindre än en tusendels sekund och man har inte funnit någon metod för att studera mellanliggande steg. Än så länge har forskare bara lyckats ta fram teoretiska modeller.
– Vi försöker nu experimentellt ta reda på vad som verkligen händer i detta steg. Med hjälp av synliga laserblixtar vill vi få fotosystem 2 att övergå till detta steg och genom laserröntgen vill vi undersöka de mellanliggande stegen vid olika tidpunkter, berättar Johannes.
Utspridda över hela världen
Hans samarbetspartner finns utspridda över hela världen. Framför allt handlar det om gamla kollegor vid universitet och forskningsinstitut där han tidigare arbetet: vid Max Planck Institutet i hemlandet Tyskland och Berkeley, University of California i USA, men också kollegor från Australien, Frankrike och Japan. Även om han arbetar i en internationell miljö kämpar han för att läsa sig svenska.
– Två timmar varje vecka kommer en svenskalärare till mitt kontor, om jag inte är ute och reser vill säga, säger han och ler.
Det blir mycket resor i arbetet som forskare.
Samlad kunskap
Första gången Johannes besökte Umeå blev han inbjuden av kemisterna Christiane Funk och Wolfgang Schröder. Han hade jobbat tillsammans med Christiane i Berlin. Väl i Umeå fick han reda på att universitetet skulle utlysa en professur i biologisk kemi.
– Jag tyckte omedelbart om Umeå universitet. Här på Kemiskt-biologiskt centrum där jag arbetar finns mycket kunskap samlad på samma plats, på andra universitet är det mer utspritt. Det gör att det blir lätt att samarbeta och komma i kontakt med andra forskare, avslutar han.
