Pflanzen können das Sonnenlicht speichern - doch bisher galt der Prozess für die technische Nutzung als zu ineffizient. Forscher finden nun einen Weg, ihn zu optimieren.
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Ein Forschungsteam stellt das bisherige Verständnis der Fotosynthese infrage - und eröffnet gleichzeitig neue Möglichkeiten der Gewinnung von klimafreundlicher Energie. Denn es findet einen möglichen Weg, die Fähigkeit der Pflanzen effizient zu nutzen, um grünen Wasserstoff herzustellen.
Die Suche nach CO₂-freien Energielieferanten ist im Kampf gegen den Klimawandel eine der derzeit drängendsten Aufgaben der Menschheit. Einen Ansatz zeigt nun eine neue Studie auf: Er könnte die Art, wie wir Energie aus Sonnenlicht gewinnen, verändern. Ein Forschungsteam der Universität Cambridge, der Universität Rostock sowie der Ruhr-Universität Bochum hatte den Prozess der Fotosynthese in Pflanzen untersucht. Dabei fanden sie einen möglichen Weg, wie mithilfe von natürlichen Reaktionsbeschleunigern, sogenannten Fotosystemen, biologische Solarzellen entwickelt werden könnten. Erschienen ist die Studie in der renommierten Fachzeitschrift "Nature".
Dieser "Durchbruch" stelle das bisherige Modell zur grundlegenden Funktionsweise der Fotosynthese infrage, heißt es in einer Mitteilung der Ruhr-Universität. Bisher war man davon ausgegangen, dass die Fotosysteme durch ihr Konstruktionsprinzip zwangsläufig hohe Energieverluste aufweisen müssten - am Ende des Prozesses liegen je nach Organismus weniger als ein Prozent der ursprünglichen Lichtenergie chemisch gebunden vor. In der neuen Studie konnte laut den Forschern jedoch gezeigt werden, dass die hohen Verluste bei der Fotosynthese prinzipiell vermieden werden könnten.
Neues Design für biologische Solarzellen?
Der Clou: Den Wissenschaftlern gelang es erstmals, Elektronen unmittelbar aus den Anfangsstadien der Fotosynthese zu extrahieren. "Unsere Ergebnisse ermöglichen völlig neue Konzepte für das Design von biologischen Solarzellen, wodurch sich - zumindest theoretisch - die Effizienz deutlich verbessern ließe", sagte Marc Nowaczyk, Leiter des Lehrstuhls für Biochemie an der Universität Rostock und Co-Autor der Studie, laut Mitteilung.
Biologische Reaktionsbeschleuniger, Enzyme genannt, sind bereits fester Bestandteil des täglichen Lebens. Sie kommen zum Beispiel als Zusatzstoffe in Waschmitteln zum Einsatz, verfeinern Nahrungsmittel oder werden in großangelegten Verfahren verwendet, um Medikamente oder Ausgangsmaterialien für die chemische Industrie herzustellen. Im Gegensatz zu chemischen Katalysatoren reagieren sie ausschließlich mit spezifischen Stoffen und erzeugen dadurch sehr zielgerichtete Produkte. Des Weiteren benötigen biologische Reaktionsbeschleuniger keine kostbaren Edelmetalle oder andere seltene Rohstoffe.
"In der Natur haben sich immer Lösungen durchgesetzt, die nicht durch die Verfügbarkeit von Rohstoffen limitiert sind", so Nowaczyk. Die Erkenntnisse sollen nun genutzt werden, um innovative Hybridsysteme zu entwickeln, die mithilfe biologischer Katalysatoren und Lichtenergie Wasserstoff als Energieträger erzeugen. Doch der Wissenschaftler betont auch: "Bis dies tatsächlich in der Praxis Anwendung finden wird, ist es aber noch ein längerer Weg und erfordert weitere Forschung."
