Zu den Seltenerdmetallen gehören insgesamt 17 Elemente, darunter Scandium, Yttrium sowie Lanthan und die sogenannten Lanthanoide. Viele dieser Elemente finden sich in heutigen technischen Anwendungen wie Smartphones, Magneten, Batterien, optische Komponenten und Katalysatoren wieder. Unter ihnen findet sich auch das radioaktive Element Promethium, welches unter anderem als Wärme- und Energiequelle in Satelliten eingesetzt wird.
Prof. Daumann interessiert sich vor allem für biologische Systeme, die diese speziellen Elemente aufnehmen und nutzen. So benötigen eine Reihe von Bakterien Lanthanoide für ihren Stoffwechsel. Daumann: „Diese Bakterien nehmen die Elemente gezielt auf und bauen diese in ein wichtigstes Stoffwechselenzym ein, die ‚Lanthanoid-abhängige Methanol-Dehydrogenase‘. Diese Enzyme nutzen den sogenannten Redox-Cofaktor Pyrrolochinolinchinon (PQQ) und Lanthan oder Europium, um den Alkohol Methanol zu oxidieren und so für das Bakterium Energie zu gewinnen.“
Da die Elemente aus der Gruppe der Actinoide – die alle radioaktiv sind – denjenigen der Lanthanoide chemisch ähnlich sind, hat das Team um Daumann untersucht, ob Bakterien auch Actinoide nutzen können: „Dies ist tatsächlich der Fall. Unsere getesteten Bakterien haben ohne weiteres die Elemente Americium und Curium aufgenommen und in ihren Stoffwechselenzymen genutzt.“
Dass Bakterien Lanthanoide und auch Actinoide zum Leben nutzen können, eröffnet neue Möglichkeiten, diese Stoffe aus gelösten Mischungen zu entfernen. Daumann: „Es gelingt uns, die Elemente ohne potenziell schädliche Lösungsmittel oder Zusätze abzutrennen, indem die Bakterien die Elemente selektiv inkorporieren und danach einfach abgetrennt werden können.“ So können diese Lanthanoide und Actinoide sowohl voneinander getrennt und auch – gerade interessant für die radioaktiven Elemente – aus der Umwelt entfernt werden.
Prof. Daumann ist aktiv in verschiedene Verbundforschungsprojekte involviert, sowohl Sonderforschungsbereiche (SFB) als auch Forschergruppen. Etwa werden im SFB1309 ‚Chemical Biology of Epigenetic Modifications‘ neue, bio-inspirierte Wege gesucht, um epigenetisch-relevante DNA-Modifikationen sequenzieren zu können. Diese Verbundforschung soll an der HHU weitergeführt werden.
„Besonders liegt mir auch die Lehre am Herzen“, so Lena Daumann: „Ich will junge Menschen für die wissenschaftliche Arbeit und natürlich für die Chemie begeistern.“ Wie erfolgreich sie dabei ist, zeigt unter anderem die Verleihung des Lehrinnovationspreises der LMU an sie.
Zur Person
Lena J. Daumann (geboren 1983 in Emmendingen) studierte Chemie an der Universität Heidelberg (Diplom 2009). Sie promovierte 2013 an der University of Queensland in Australien im Bereich Bioanorganische Chemie. Nach verschiedenen Stationen als Postdoc in Berkeley und in Heidelberg übernahm sie 2016 eine Professur für Bioanorganische und Koordinationschemie an der LMU. Ab dem 1. Oktober 2023 ist sie W3-Professorin für Bioanorganische Chemie an der HHU.
Prof. Daumann forscht unter anderem zur Rolle der Elemente aus der Gruppe der Lanthanoide für Bakterien. Darüber hinaus entwickelt sie nachhaltige, bioinspirierte Trenn- und Recyclingmethoden für diese Gruppe von Elemente. Mit ihren Forschungen ist sie an mehreren, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Verbundforschungsprojekten beteiligt. Sie veröffentlichte über 50 Arbeiten in begutachteten Journalen, unter anderem in Angewandte Chemie und Chemical Science. Ihre Arbeiten wurden mehrfach in der Presse und in Podcasts zitiert.
Für ihre Lehre und Forschung wurde Daumann mit zahlreichen Auszeichnungen gewürdigt, darunter mit dem Ars Legendi-Preis für Chemie und dem Preis für gute Lehre Bayern. Im Jahr 2020 erhielt sie einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrates ERC.