Wissen
03.09.2018

Forscher gewinnen Treibstoff aus Sonnenstrahlen

Die Fotosynthese macht's möglich: Ein neues Verfahren produziert große Mengen solarer Energie.

Die Welt der erneuerbaren Energie ist um eine bahnbrechende Idee reicher. Forscher am St. John’s College der Cambridge University haben eine neue Methode entwickelt, um aus Sonnenlicht Treibstoff herzustellen. Sie veränderten den Prozess der Fotosynthese, um aus Wasser Wasserstoff und Sauerstoff zu gewinnen. Das Produkt dieser Spaltung - das für die Energiegewinnung so bedeutend ist - ist der Wasserstoff. Wasserstoff gilt als grüne und unbegrenzte Energiequelle der Zukunft. Er ist deshalb so wichtig, weil er Energie speichert und transportiert.

Fotosynthese ist ein Prozess, bei dem Pflanzen mithilfe von Sonnenlicht Energie erzeugen. Ein Nebenprodukt, das dabei entsteht ist Sauerstoff. Diese Reaktion ist eine der wichtigsten Prozesse für unseren Planeten, da so der Großteil des Sauerstoffs produziert wird.

Die neue Methode aus Cambridge nennt sich "halbkünstliche Fotosynthese". Dabei bleibt ein Teil der natürlichen Vorgänge erhalten, diese werden aber durch künstliche Technologien ergänzt. Auf diese Weise können große Mengen solarer Energie produziert und gespeichert werden. Es gibt zwar seit einigen Jahrzehnten eine vollständig künstliche Form der Fotosynthese, für diese braucht es aber einen Katalysator. Die sind oft zu teuer oder schädlich für die Umwelt.

Solare Technologien am Vormarsch

Die Forscher verwendeten Enzyme aus Algen, um eine Reaktion in Gang zu bringen, die schon seit Jahrtausenden nicht mehr möglich war. Das Enzym, das dafür notwendig ist, heißt Hydrogenase und wandelt Protonen in Wasserstoff um. Dieser Vorgang ist jedoch seit Jahrtausenden nicht mehr in der Natur vorhanden. Mit dem Einsetzen der Evolution war er nicht mehr überlebensnotwendig und wurde eingestellt. Jetzt können die Forscher die Reaktion künstlich hervorrufen und so zum gewünschten Ergebnis gelangen: der Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.

Die Wissenschaftler beschreiben diesen Fortschritt als "Meilenstein". Denn: Die rein künstliche Fotosynthese eigne sich nicht zur Herstellung erneuerbarer Energien und der natürliche Vorgang sei nicht effizient genug. Die Energie, die dabei produziert wird, reiche nur um das System aufrecht zu erhalten. Es werde aber kaum überschüssige Energie produziert. Der neue Zugang ändert das nun grundlegend. Die halbkünstliche Fotosynthese kann um einiges mehr Energie herstellen und speichern. Es kann auch viel mehr Sonnenlicht aufgenommen werden als im natürlichen Vorgang.

Die Forscher glauben nun, neue Formen der Solarenergie entwickeln zu können. Die Erstautorin der Studie Katarzyna Sokol beschreibt diesen wissenschaftlichen Durchbruch als "aufregend". "Wir sind nun in der Lage eine Reaktion zu erzeugen, die es so in der Natur nicht gibt. Das ist ein wichtiger Ausgangspunkt für eine Weiterentwicklung der solaren Technologien."