Ist das Licht aus?


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Der Traum vom künstlichen Blatt


von Franzi
01.02.2012
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78 P

Die Idee klingt eigentlich ziemlich simpel und einleuchtend. Wie so oft geht es um moderne Formen der Energiegewinnung, und in diesem Fall liefert uns Mutter Natur das Paradebeispiel. Ein Vorgang, der sich schon seit tausenden von Jahren bewährt hat, überaus effizient ist und immer weiter perfektioniert wurde.

Klingt ziemlich mysteriös, und doch kennen wir es alle aus dem Biologie Unterricht in der Schule: die Rede ist von der Photosynthese.

Auf den ersten Blick scheint an der Photosynthese nichts Besonderes zu sein, doch schaut man genauer hin, ist dieser Vorgang eine wirkliche Revolution! Von ihm hängt unser gesamtes Leben auf diesem Planeten ab und ohne ihn, gäbe es vermutlich nichts davon.
Unter Photosynthese versteht man die Fähigkeit von nahezu allen Pflanzen, Algen- und sogar einigen Bakteriengruppen das Licht der Sonne in chemische Verbindungen umzuwandeln, wie z.B. Zucker, welcher unter anderem zum Wachstum und zur Vermehrung benötigt wird. Aus Photosynthese wird dadurch unsere pflanzliche Nahrung und auch Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas wären ohne diesen Prozess nicht entstanden.

Die Sonne als ultimativen Energielieferanten haben wir ja schon entdeckt, und was läge da näher, als diese effizienteste Solarenergienutzung nachzuahmen?

Die Idee eines „künstlichen Blattes“, welches Photosynthese betreibt und dadurch Energie erzeugt, ist tatsächlich nichts Neues. Schon seit Jahren tüfteln Forscher an so einer Konstruktion. Eine Idee – schön und gut. Doch der Teufel steckt bekanntlich im Detail...

Dem Wissenschaftler Daniel Nocera ist auf diesem Feld nun kürzlich ein Erfolg gelungen. In seinem künstlichen Blatt vollziehen sich sehr ähnliche Vorgänge wie in einem echten, wobei kein ATP (Adenosintriphosphat) als Energieträger für die Zuckermoleküle entsteht, sondern Wasserstoff. Auch in einem pflanzlichen Blatt entsteht Wasserstoff, er ist dort allerdings nur ein Zwischenprodukt ist eher nebensächlich. Für uns hingegen ist Wasserstoff sehr viel wichtiger. Kommt er mit der Luft in Berührung reagiert er mit den Sauerstoffteilchen, wobei sehr viel Energie frei wird, die wir wiederum z.B. zur Stromerzeugung nutzen können.
Wasserstoff herzustellen ist nun schon lange kein Geheimnis mehr, doch bislang waren solche sogenannten Elektrolyse-Maschinen, welche Wasserstoffmoleküle in ihre Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegen, sehr energieaufwendig und daher weniger für die GEWINNUNG von Energie von Nutzen.

Noceras künstliches Blatt, sprich sein Katalysator, hat nun einen Wirkungsgrad von 2,5%, was ziemlich gut ist! Zwar ist bleibt seine Konstruktion immer noch weit hinter einem natürlichen Blatt oder modernen Solarzellen zurück, dennoch ist sie ein erster Schritt auf dem Weg zu einem effizienten, künstlichen Blatt.
„Das ist vielleicht nicht der leistungsfähigste Weg Wasser zu spalten“, sagt Nocera. „Aber es ist der billigste und robusteste, den wir bislang kennen.“

Noceras Idee geht sogar noch weiter, er spricht von „Personalisierter Energie“. In seiner Vision sollte bald jeder Bürger eine große Ausführung seines „künstlichen Blattes“ auf dem Dach sitzen haben, welches dann Wasserstoff produziert und diesen in einen Tank leitet, wo er dann zum Kochen oder zur Stromerzeugung genutzt werden kann.

Klingt super, es gibt aber leider noch ein paar Haken an der Sache. Zum einen ist Noceras Erfindung nun eben leider noch nicht so effizient wie sie sein sollte, und zum anderen ist Wasserstoff auch nicht ganz ungefährlich. Verbindet es sich unkontrolliert mit Sauerstoff kommt es zu einer sogenannten Knallgasreaktion, einer großen Detonation. Außerdem ist Wasserstoff etwas unhandlich zu lagern, entsprechende Tanks sind teuer und nehmen viel Platz weg.

Passend dazu arbeiten amerikanische Forscher an einem Vorgang, der Sonnenlicht über Wasserstoff in Treibstoff verwandelt. Der gefährliche Wasserstoff wäre dabei nur noch ein Zwischenprodukt um Energieträger wie Ethanol, Biodiesel oder Methangas herzustellen. Netter Nebeneffekt dieser Produkte: zur ihrer Herstellung kann man Kohlendioxid verwenden und so zumindest einen Teil dieses Klimagases „recyceln“.

Aber ihr seht schon, dieses Forschungsgebiet steckt noch in seinen Kinderschuhen.
Bis wir wirklich alle eine Art großes grünes Blatt auf dem Dach haben, werden wohl noch einige Jahre vergehen. Aber die Vorstellung ist doch eigentlich ganz nett, oder? ;)

 

Quelle:

http://www.zeit.de/zeit-wissen/2012/01/Dossier-Solarenergie-Photosynthese/seite-2

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Kommentare (4)
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Sortieren nach Aktualität:
18.04.2012
wintersommer hat geschrieben:
Guter Bericht. hoffentlich klappt das alles :)
17.02.2012
Stoffie hat geschrieben:
die idee ist echt genial! auf sowas muss man erstmal kommen :)
hoffe die forschung wird da schnell weiterkommen ;)
01.02.2012
midori hat geschrieben:
Wow! Das klingt echt super. Solche Fortschritte munter immer wieder auf! Ich hoffe, dass ihm noch viele mehr gelingen werden! :o)

Danke Franzi :o)
01.02.2012
gelöschter User hat geschrieben:
wow das ist doch schon ein rießiger schritt in die richtige Richtuung :) schöner bericht ;)
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