Künstliche Photosynthese: Kleiner Durchbruch

US-Forscher haben jetzt ein photoelektrochemisches System entwickelt, das sich selbst regenerieren kann. Dies könnte einer der entscheidenden Schritte sein, Sonnenlicht analog der hocheffektiven, natürlichen Photosynthese* in chemische Energie umzuwandeln: Die Regenerationsfähigkeit der Moleküle gilt als Haupt-Engpass bei der erfolgreichen Nachahmung der Natur.

Sonnenenergie in chemische umwandeln: Diese natürliche Fähigkeit stünde dem Menschen in seinen Nachhaltigkeitsbemühungen gut zu Gesicht.  Eines der praktischen Probleme ist, dass Sonnenstrahlen – obwohl natürlich Initiator der Photosythese – auch ein destruktives Potenzial haben. Die Moleküle der rezipierenden Pflanzen, Algen und diversen Bakterien, die für die Transformation des Lichts verantwortlich sind, werden bei ihrer Tätigkeit nämlich aufgespalten. Hier zeigt sich aber auch “die Klasse” der Natur. Fakt ist, dass diese über erstaunlich effiziente Mechanismen der Selbstreparatur verfügen und sich immer wieder regenerieren können.

Eben diesen Regenerationseffekt des ständigen Auseinanderbrechens und wieder Zusammenfügens haben die US-Forscher unter Michael Strano nun mit Hilfe diverser Komponenten in Nanogröße imitiert. Das synthetische System besteht aus sieben Bestandteilen. Dies sei das umfangreichste, zur Selbstregeneration fähige System bislang. Die Praxis vom Auseinanderbrechen und der Wiederherstellung haben die Forscher im Labor in mehreren Zyklen wiederholt. Nach rund 14 Stunden Wandelung konnten die künstlichen Zellen immer noch so gut Licht umwandeln wie zum Start der Versuchsreihe.

Der Wirkungsgrad liegt derzeit bei der neuen Technologie bei zirka 40 Prozent liegt. Soviel einfallende Lichtenergie wird also in chemische umgewandelt. Das entspricht rund dem Doppelten des Wertes, den die besten der heute handelsüblichen Solarzellen erziele. Eine Steigerung auf 100 Prozent bei vollständiger Imitation der Photosynthese sehen die Forscher als möglich an. Die Quelle für diesen Text findet sich beim ORF. Wer sich für die Studie interessiert findet sie hier.

Das klingt gut, wenn auch noch “relativ”: Daher erst mal 3 Stämmchen.

*Knoff Hoff: Klassisch transferieren bei der Photosythese Pflanzen, Algen und diverse Bakterien elektromagnetische in chemische Energie. Die Umwandlung geschieht mittels Farbstoffen, die Licht absorbieren. Hieraus werden Kohlenhydrate hergestellt, die von den Rezipienten wiederum für Wachstum und Stoffwechsel verwendet werden können.

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