Forscher träumen davon, es der Natur gleichzutun und Energie nach dem Vorbild der Fotosynthese nutzbar zu machen, also der Umwandlung von Kohlendioxid mit Hilfe von Sonnenlicht. Es klappt auch, aber die Ausbeute ist kläglich gering. Die Chemieprofessoren Peidong Yang (University of California in Berkeley) und Kelsey Sakimoto (Harvard University) haben jetzt einen Durchbruch erzielt. Sie lassen ausgerechnet ein Bakterium für sich arbeiten, das der Fotosynthese nicht mächtig ist. Moorella thermoacetica kann etwas Anderes. Es erzeugt, wenn es entsprechend modifiziert ist, aus Kohlendioxid und Sonnenlicht Essigsäure, ein Ausgangsmaterial für die Herstellung von Treibstoffen wie Benzin und von Kunststoffen. Die Ausbeute ist viermal größer als die der natürlichen Fotosynthese.

Kalte Sonne
Foto: Cold Sun, Mark Vegas, Flickr, CC BY-SA 2.0

Chlorophyll ist nicht effektiv genug

Die beiden Professoren versahen das Bakterium mit einem Solarkollektor. Dieser fängt 80 Prozent der solaren Strahlung ein. „Statt mich auf das ineffektive Chlorophyll zu verlassen habe ich die Bakterien über und über mit halbleitenden Nanokristallen versehen“, sagt Sakimoto. „Diese sind weitaus wirkungsvoller als Chlorophyll und lassen sich zu einem Bruchteil der Kosten produzieren, die Solarmodule verschlingen.“ Chlorophyll, auch Blattgrün genannt, hat in der Natur die Aufgabe Sonnenlicht einzufangen, um es energetisch umzuwandeln.


Die synthetische Biologie, also die Manipulation von Mikroorganismen, könne einen bedeutenden Beitrag zur Lösung der Kohlendioxidproblematik leisten, so der Chemieprofessor. Immerhin wird Essigsäure im Millionen-Tonnen-Maßstab aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Das Verfahren könne einen bedeutenden Beitrag dazu leisten, etwa den Verbrauch an Erdöl zu reduzieren.

Giftiges Material soll ersetzt werden.

Die Kristalle, die Sonnenlicht einfangen, bestehen aus Cadmiumsulfid, Dieses Material wird als toxisch eingestuft, obwohl es weitaus ungefährlicher ist als das anderer Cadmiumverbindungen. Dennoch suchen die Wissenschaftler jetzt nach anderen Materialien, die Sonnenlicht ebenfalls mit hohem Wirkungsgrad einfangen.

Die beiden Forscher stellten ihr Verfahren kürzlich bei der Jahrestagung der American Chemical Society in Washington D.C. vor, der größten wissenschaftlichen Vereinigung der Welt.

 

via University of California

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