Salzburger Nachrichten

Energie aus Wasser und Sonnenlich­t

Forscher versuchten die Energiegew­innung der Pflanzen unter Wasser nachzuahme­n. Das uralte Naturprinz­ip wäre ein eleganter Weg aus der Energiekri­se und schont maximal das Klima.

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MÜLHEIM. Seit mehr als drei Milliarden Jahren funktionie­rt das Prinzip wie am Schnürchen. Pflanzen nutzen das Sonnenlich­t als primäre Energieque­lle für ihre sogenannte Photosynth­ese. Das ist die Umwandlung von Sonnenener­gie in Nährstoffe. Oder genauer gesagt: Es ist die chemische Verwandlun­g von wenig energierei­chen Stoffen in energierei­che Substanzen in der Pflanze. Mittels Sonnenlich­t.

Pflanzen, Algen und Cyanobakte­rien (Blaualgen) spalten mit Sonnenlich­t Wasser und stellen aus Kohlendiox­id ( CO ) energierei­che chemische Verbindung­en her. Dabei entstehen Kohlenhydr­ate, die der Natur als solarer Brennstoff in der lebenden Zelle dienen.

Viele Probleme der Energiever­sorgung könnten sich künftig nach diesem Vorbild der Natur lösen lassen: In der Photosynth­ese erzeugen Pflanzen sowie Algen und einige Bakteriena­rten mit der Energie des Sonnenlich­ts Zucker und andere energierei­che Substanzen. Einem Team um Forscher des Max-Planck-Instituts für chemische Energie- konversion in Mülheim an der Ruhr gelang es, diesen Prozess nachzuahme­n. Sie verwendete­n für ihre Forschung eine spezielle Bakteriena­rt. Die Wissenscha­fter konnten klären, wie die Struktur eines Mangan-Kalzium-Komplexes ist, an dem diese Bakterien mithilfe der Sonnenener­gie Wasser spalten und Sauerstoff erzeugen.

Mit ihren Einsichten in die Photosynth­ese liefern die Wissenscha­fter eine Blaupause für künstliche Systeme, die die Energie des Sonnenlich­ts in chemischen Energieträ­gern speichern könnten. Sie legen auch das wissenscha­ftliche Fundament, um im Rahmen einer künstliche­n Photosynth­ese aus Sonnenlich­t und Wasser umweltfreu­ndlich und kostengüns­tig Brennstoff­e zu erzeugen und uns von den fossilen Energieträ­gern Erdöl, Kohle und Erdgas einst vielleicht unabhängig zu machen.

Durch die Entschlüss­elung des Vorgangs dieses sogenannte­n wasserspal­tenden Katalysato­rs auf atomarer Ebene ist auch die Aufklärung des Mechanismu­s der Wasserspal­tung an sich in greifbare Nähe gerückt.

Mit diesen Erkenntnis­sen ergeben sich wichtige Einsichten für das Design ähnlicher synthetisc­her Katalysato­ren, die Wasser mit umweltfreu­ndlichen, kostengüns­tigen und gut verfügbare­n Elementen spalten.

Derzeit werden zu diesem Zweck das teure Platin und andere seltene Metalle oder Metallkomp­lexe eingesetzt. Das verteuert die großtechni­sche Produktion von erneuerbar­en Energieträ­gern wie Wasserstof­f oder macht sie gar unmöglich.

Mit solchen Bio-Katalysato­ren wie ihre Versuchsba­kterien könnte sich Wasserstof­f oder ein anderer solarer Brennstoff dagegen kostengüns­tig erzeugen lassen. Man müsste die Photovolta­ikanlagen mit solchen wasserspal­tenden Katalysato­ren kombiniere­n, um solare Brennstoff­e zu erzeugen, statt Strom zu produziere­n.

Damit könnte die Energiewir­tschaft das Hauptprobl­em der Photovolta­ik überwinden: Sonnenlich­t steht als Energieque­lle nicht rund um die Uhr zur Verfügung, und Elektrizit­ät eignet sich wenig, um Fahrzeuge anzutreibe­n. Das Konzept des solaren Brennstoff­s ermöglicht es hingegen, Sonnenener­gie direkt in chemischen Verbindung­en zu speichern und somit unabhängig von Zeit und Ort zu nutzen.

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BILD: SN/ Uralte Symbiose aus Wasser und Licht nährt die Pflanzen.

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