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Forscher arbeiten am künstlichen Blatt

  • Sophie Ryser
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Pflanzen leben von der Photosynthese. Dabei wird Kohlendioxid und Wasser mithilfe von Sonnenlicht in Glukose (Traubenzucker) und Sauerstoff umgewandelt. Als Zwischenstufe in diesem Prozess entsteht Wasserstoff. Wasserstoff ist speicherbar und kann als Energiequelle genutzt werden.

Das Problem von erneuerbaren Energien wie Photovoltaik oder Windenergie ist, dass die Sonne nicht immer scheint und der Wind nicht immer bläst. Das heisst, die Energie müsste für Zeiten, in welchen weniger Strom produziert wird als benötigt, gespeichert werden können. Zwar gibt es schon einige solche Systeme wie zum Beispiel Pumpspeicherkraftwerke, Batterien oder die Umwandlung von Strom in speicherbares Methan. Jedoch sind diese Techniken noch nicht soweit ausgereift oder wirtschaftlich, dass sie grosse Strommengen speichern könnten. Die Erzeugung von Wasserstoff durch künstliche Photosynthese könnte dieses Problem aber lösen.

Bereits seit Jahren forschen Wissenschaftler aus der ganzen Welt an dieser Technik und machen Fortschritte. Der entscheidende Vorteil gegenüber der Speicherung von Strom als Methan liegt darin, dass Arbeitsschritte eingespart werden. Bei der sogenannten Power-to-Gas Methode wird erst Strom erzeugt, welcher dann genutzt wird, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Unter Zugabe von Kohlendioxid entsteht anschliessend Methan. Die künstliche Photosynthese könnte aber direkt aus dem Sonnenlicht Wasserstoff produzieren.

Obwohl die Technik vorerst noch Zukunftsmusik ist, sind die Forscher zuversichtlich. Es wurden zum Beispiel bereits Materialien gefunden, welche die Spaltung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff gut hinbekommen, dafür aber schon nach wenigen Minuten kaputt gehen. Momentan ist Indium-Gallium-Nitrid sehr vielversprechend. Der Halbleiter arbeitet effizient und stabil. Bis jetzt musste aber für die Spaltung noch von aussen Strom hinzugefügt werden. Der nächste Schritt ist nun, diese Energie aus dem Sonnenlicht zu gewinnen. Bis ein funktionierendes „künstliches Blatt“ zur Verfügung stehen wird, welches zuverlässig arbeitet und einen hohen Wirkungsgrad bietet, wird es aber sicherlich noch einige Jahre dauern.

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Bild: Muffet [CC-BY-2.0], via Wikimedia Commons

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