Effizienter als natürliche Photosynthese?

„Bionisches Blatt“ wandelt Wasserstoff mit Sonnenlicht

Die Methode, mit der Daniel Nocera Sonnenlicht und Wasser in Alkohol und Biomasse umwandelt, ist deutlich effizienter als die natürliche Photosynthese, schreibt Robyn Schmidt auf WiWo Green. Und CleanEnergy Project erläutert, der Harvard-Professor habe ein sogenanntes bionisches Blatt entwickelt, das Sonnenlicht zunächst in Wasserstoff und dann weiter in eine Vielzahl von Energieträgern umwandeln kann. Dabei hätten die Forscher sogar die Effizienz der Natur übertroffen.

Blatt der Zantedeschia – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft für Solarify

Bionik heißt natürliche Phänomene auf die Technik übertragen. Noceras bionisches Blatt ist eine klimaneutrale Energiequelle. Es kann Sonnenlicht und Wasser in Alkohol und Biomasse umwandeln, und das rund zehn Mal so effizient wie bei natürlicher Photosynthese. Diese wandelt Sonnenlicht mit einer Effizient von einem Prozent zu Biomasse um. Noceras Erfindung liegt bei 10,6 Prozent für Biomasse und 6,4 Prozent für Alkohole, die man zur Energiegewinnung verbrennen kann.

[note Aus „Water splitting–biosynthetic system with CO₂ reduction efficiencies exceeding photosynthesis“ (Science): „Die Photosynthese entzieht der Luft CO2 unter Verwendung von Sonnenlicht. Industrielle Nachbildungen der Photosynthese versuchen CO2 direkt in Biomasse , Brennstoffe oder andere nützliche Produkte umzuwandeln. Indem sie ein Vorläufermodell künstlicher Photosynthese verbesserten, kombinieren Liu et al. das Wasserstoff-oxidierende Bakterium Raistonia eutropha mit einem Kobalt-Phosphor-Wasserspaltungskatalysator. Diese biokompatible Selbstheilungs Elektrode umging die Toxizitäts-Herausforderungen der bisherigen Konstruktionen und erlaubt es, aerob vorzugehen. Wenn sie mit Solar-Photovoltaik-Zellen kombiniert wurde, wurden die Solar-to-Chemical-Umwandlungsraten fast eine Größenordnung effizienter als bei der natürlichen Photosynthese.
Künstliche Photosynthese-Systeme können Sonnenenergie speichern und chemisch CO2 verringern. Wir entwickelten ein Hybridwasserspaltungs-biosynthetisches System basierend auf einem biokompatiblen kostengünstigen anorganischen Katalysatorsystem, um bei niedrigen Antriebsspannungen Wasser in molekularen Wasserstoff und Sauerstoff (H2 und O2) aufzuspalten. Einmal mit diesen Katalysatoren in Kontakt gekommen, verbraucht Raistonia eutropha das erzeugte H2, um in Gegenwart von O2 Biomasse und Brennstoffe oder chemische Produkte aus niedrigen CO2-Konzentrationen zu synthetisieren. Dieses skalierbare System hat eine CO2-Reduktions-Energieeffizienz von ~ 50%, während es bakterielle Biomasse und flüssige Fuselalkohole produziert, und wandelt 180 Gramm CO2 pro Kilowattstunde Strom um. Die Kopplung dieses Hybrid-Geräts an bestehende Photovoltaik-Anlagen erbrächte eine CO2-Reduktions-Energieeffizienz von ~ 10%, un die natürlichen Photosynthese-Systeme überschreiten.]

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