Die Forscher erhielten Energie durch semi-künstliche Photosynthese, ein Prozess, bei dem Wasser in Pflanzen in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. Mit der neuen Methode konnten sie die von ihnen produzierte Energiemenge erhöhen.
Biologen haben einen neuen Weg gefunden, Sonnenenergie für gute Zwecke zu nutzen. Durch die Änderung des Photosynthesemechanismus in Pflanzen lernten sie, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und dabei Energie freizusetzen. Ein Artikel darüber wurde in Nature Energy veröffentlicht.
Die Photosynthese ist selbst der Prozess der "Umwandlung" von Sonnenlicht in Energie, die Pflanzen nutzen. Sauerstoff ist ein Nebenprodukt der Zersetzung von Wasser, das von der Pflanze aufgenommen wird. Vielleicht ist die Photosynthese die wichtigste Reaktion für alles Leben auf der Erde, da sie fast den gesamten Sauerstoff in der Atmosphäre des Planeten produziert. Wasserstoff, der auch bei der Wasserspaltung während der Photosynthese entsteht, kann eine umweltfreundliche und unerschöpfliche Energiequelle sein.
Ein Forscherteam unter der Leitung von Wissenschaftlern des St. John's College der Universität Cambridge nutzte Sonnenlicht, um Wasser während eines Prozesses der künstlichen Photosynthese in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen, den Wissenschaftler mit biologischen Komponenten und neuen Technologien korrigiert haben. Bei dieser Methode absorbieren die Pflanzen mehr Sonnenlicht als üblich.
„Die natürliche Photosynthese ist ineffektiv, da sie ausschließlich für das Überleben von Pflanzen entwickelt wurde und daher die minimal erforderliche Energie liefert - nur 1-2% dessen, was sie möglicherweise abgeben kann“, kommentierte eine der Autoren der Arbeit Katarzyna Sokol.
Künstliche Photosynthese gibt es schon seit vielen Jahrzehnten, aber sie wurde nie erfolgreich zur Erzeugung erneuerbarer Energien eingesetzt, da sie auf der Wirkung teurer und toxischer Katalysatoren beruht. Aus dem gleichen Grund versuchte niemand, es auf industrieller Ebene einzusetzen.
Ein Versuchsaufbau, in dem der Prozess der semi-künstlichen Photosynthese durchgeführt wurde.
Die Cambridge-Studie ist Teil einer groß angelegten Anstrengung zur Verbesserung der semi-künstlichen Photosynthese mit dem Ziel, eine vollständig künstliche Photosynthese unter Verwendung von Enzymen zu erreichen.
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Das von Sokol geleitete Forschungsteam konnte nicht nur die Menge der produzierten und gespeicherten Energie erhöhen, sondern auch den seit Jahrtausenden inaktiven Prozess der Photosynthese in Algen aktivieren.
„Hydrogenase ist ein in Algen vorkommendes Enzym, das die Anzahl der Protonen in Wasserstoff reduzieren kann. Im Laufe der Evolution wurde die Produktion in Algen deaktiviert, da sie nicht zum Überleben benötigt wurde. Wir konnten diese Einschränkung überwinden und die gewünschte Reaktion erzielen - Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten “, erklärte Sokol.
Die Forscherin hofft, dass die von ihrer Gruppe entwickelte Technik auf innovative Systeme zur Umwandlung von Sonnenenergie angewendet wird. Es ist das erste Modell, das Hydrogenase und Photosysteme erfolgreich für einen Prozess der semi-künstlichen Photosynthese einsetzt, der vollständig durch Sonnenlicht ausgelöst wird.
Ein echter Durchbruch in diesem Bereich war vor zwei Jahren die Entwicklung eines Geräts zur künstlichen Photosynthese durch Wissenschaftler des Julich-Forschungszentrums. Der Arbeitsprototyp des Geräts war eine kleine in sich geschlossene Einheit mit einer Arbeitsfläche von nur 64 Quadratzentimetern.
Ksenia Murasheva