Blätter sind so etwas wie kleine, natürliche Kraftwerke. Sie konvertieren das Licht der Sonne in Energie für die Pflanze. Inspiriert durch das natürliche Vorbild haben Wissenschaftler bereits künstliche Blätter entworfen, die Elektrizität oder sogar flüssigen Treibstoff produzieren. Ein Team der TU Eindhoven ging nun einen anderen Weg: Ihr künstliches Blatt kann beliebige Chemikalien produzieren. Das Resultat könnten eines Tages solarbetriebene „Mini-Fabriken“ sein, die Medikamente, Pestizide oder andere Chemikalien herstellen können.


Bild: TU Eindhoven / Bart van Overbeeke
Bild: TU Eindhoven / Bart van Overbeeke

Chemische Reaktionen dank Solarenergie

Um die Moleküle in Blättern nachzubilden, die das Licht einfangen, griffen die Forscher auf sogenannte „luminescent solar concentrators“ (LSCs) zurück, die auch in Solar-Glas verwendet werden. Außerdem setzt Facebook LSCs in dem Drohnen-Internet-Projekt ein, um Laserstrahlen zu verstärken, mit denen Daten übertragen werden. Die LSCs absorbieren Licht und konvertieren es zu spezifischen Wellenlängen.

Das Team der TU/e hat ein blattförmiges Gebilde aus einem Silikon-LSC entwickelt, in dessen Mitte ähnlich wie bei einem Blatt ein Kanal läuft. Wenn chemische Stoffe durch den Kanal geleitet werden, leitet der LSC Sonnenlicht in den Kanal, wo es chemische Reaktionen auslöst. Im Grunde kommt also am Ende eine andere Chemikalie aus dem Kanal als eingeleitet wurde.


Der Vorteil des künstlichen Blattes ist, dass es nahezu überall eingesetzt werden kann. Von der Herstellung von „Malaria-Medikamenten im Dschungel“ bis hin zu „Paracetamol auf dem Mars“ seien diverse Einsatzmöglichkeiten gegeben, so Projektleiter Timothy Noël. Alles, was man brauche, sei Sonnenlicht und die Mini-Fabrik.

Mini-Fabrik ist effizienter als gedacht

Die Mini-Fabriken im Blattformat könnten sich als nützliche Alternative zu diversen anderen Methoden zur Produktion von Medikamenten herausstellen. Andere Methoden benötigen oft große Mengen Energie, die oft aus fossilen Brennstoffen stammt. In ersten Tests stellte sich die Mini-Fabrik als deutlich effizienter heraus als eingangs erwartet.

Even an experiment on a cloudy day demonstrated that the chemical production was 40 percent higher than in a similar experiment without LSC material. We still see plenty of possibilities for improvement. We now have a powerful tool at our disposal that enables the sustainable, sunlight-based production of valuable chemical products like drugs or crop protection agents.„, so Noël weiter.

Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie„.

via TU/e

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