Energie von morgen Forscher betreiben Photosynthese mit künstlichen Substanzen

Linzer Forschern ist es gelungen, die natürliche Photosynthese mit künstlichen Substanzen sowie einer Bestrahlung durch rotes Licht zu imitieren. Die künstliche Photosynthese erfordert dabei weniger Zwischenschritte als das pflanzliche Vorbild. Die Energieausbeute soll mit bis zu 80 % sogar doppelt so hoch sein.

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Wien – „Wir konnten alle im Photosystem I (in Pflanzen erfolgt die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in zwei Photosystem-Typen, Anm.) der grünen Blätter wirksamen Bestandteile erfolgreich durch sehr viel stabilere und einfacher aufgebaute Materialen ersetzen“, erläutert Günther Knör, Vorstand des Instituts für Anorganische Chemie der Universität Linz.. So besteht das künstliche System aus einem grünen, wasserlöslichen Farbstoff, dem Zinn-Porphin-Komplex, und einem metallorganischen Rhodium-Komplex.

Im ersten Schritt absorbiert der Farbstoff rotes Licht der Bestrahlung und speichert als Photo-Katalysator die Energie in einer Wasserstoff-Verbindung (Hybrid). Der Rhodium-Komplex hilft im zweiten Schritt als weiterer Katalysator bei der Übertragung des Hybrids auf die oxidierte Form des Kofaktors (NAD(P)plus). Dadurch entsteht wie auf natürlichem Weg der Energieträger NAD(P)H (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat).

NAD(P)H zerfällt jedoch relativ schnell. So schlossen die Forscher weitere Reaktionen an die künstliche Photosynthese an, um den energiehaltigen Brennstoff Butanol zu erzeugen. „Zwar verringert sich dabei der Wirkungsgrad der Energiespeicherung, aber man gewinnt einen Stoff, den man in Kanister füllen und auch in hundert Jahren noch verwenden kann“, sagt Knör.

Momentan arbeiten die Forscher noch im „Grundlagenforschungsmaßstab“ mit wenigen Millilitern. Doch in Zukunft sei es möglich, mithilfe der künstlichen Photosynthese das für das Klima problematische CO₂ zu recyceln und erneuerbare Treibstoffe aus Sonnenlicht, Wasser und Luft herstellen.

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