Bionisches Blatt der Universität Harvard wandelt Sonnenenergie in flüssige Brennstoffe

Pflanzen verwenden seit jeher Photosynthese, um Sonnenlicht in Energie umzuwandeln. Es ergibt also Sinn für die Forschung, sich bei der Entwicklung sauberer Energien an Pflanzen zu orientieren. Weltweit arbeiten mehrere Teams an künstlichen Blättern. Für gewöhnlich entsteht dabei eine Art Solaranlage, die Energie liefert, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten und eine Brennstoffzelle zu betreiben. Ein Team der Universität Harvard ist nun einen etwas anderen Weg gegangen.

Foto: Leaf, elmindreda, Flickr, CC BY-SA 2.0

Bakterien produzieren Brennstoffe

Das Team stellte kürzlich ein bionisches Blatt vor, das Sonnenlich in flüssigen Brennstoff umwandeln kann. Auch bei diesem System wird Wasser in seine Bestandteile geteilt. Statt den Wasserstoff in einer Brennstoffzelle zu verwenden, kommen aber Bakterien zum Einsatz, die sich von Wasserstoff ernähren und dabei flüssigen Brennstoff produzieren. Damit stellt das künstliche Blatt das Vorbild seiner natürlichen Gegenstücke noch in den Schatten. “This is a true artificial photosynthesis system. Before, people were using artificial photosynthesis for water-splitting, but this is a true A-to-Z system, and we’ve gone well over the efficiency of photosynthesis in nature”, so Professor Daniel Nocera, einer der an dem Projekt beteiligten Wissenschaftler.

Das System bringt es auf eine Effizienz von etwa 10 Prozent. Pflanzen kommen unterm Strich auf eine Effizienz von 1 Prozent. In einer Vorgängerversion wandelte Solarenergie in Isopropanol um, aber der Katalysator der Reaktion, die das Wasser spaltet, griff gleichzeitig die DNA der Bakterien an. Die zweite Version des bionischen Blatts verwendet dagegen einen Katalysator, bei dem dieser Effekt nicht mehr auftritt. So ist das System sehr viel effizienter und kann deutlich mehr Brennstoffe produzieren, darunter Isobutanol, Isopentanol und PHB.

„The beauty of biology is it’s the world’s greatest chemist — biology can do chemistry we can’t do easily. In principle, we have a platform that can make any downstream carbon-based molecule. So this has the potential to be incredibly versatile, so die Biochemie-Professorin Pamela Silver, die ebenfalls an der Entwicklung des Systems beteiligt war.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher zwei Versionen des bionischen Blattes entwickeln. Eine für kommerzielle Märkte, und eine für den Einsatz in Entwicklungsländern.