Künstliche Fotosynthese: Technik gemeinsam gestalten

Auf dem Weg zur Akzeptanz der Bevölkerung

acatech Türschild - Foto © - Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft für Solarify 20140325Als Künstliche Fotosynthese werden heute verschiedene visionäre Technologien bezeichnet, die einen wichtigen Beitrag zu unserem zukünftigen Energiemix leisten könnten. So vermeidet die die direkte Energiegewinnung aus Sonnenlicht viele Probleme etablierter regenerativer Energiequellen. Aus CO2 und Wasser werden Roh- und Treibstoffe hergestellt, die sich leicht lagern und transportieren lassen. Noch allerdings sind diese Verfahren in einem sehr frühen Entwicklungsstadium. Praktische Anwendungen sind allenfalls in Ansätzen zu erkennen. Trotzdem sollte die öffentliche Debatte über die Künstliche Fotosynthese bereits jetzt beginnen. Zu diesem frühen Zeitpunkt können Bürgerinnen und Bürger die Technologie und ihren Einsatz mitgestalten. Sind die Technologien bereits anwendungsreif entwickelt, lässt sich nur schwer auf Wünsche und Sorgen aus der Bevölkerung reagieren.

Armin Grunwald, Alfred Pühler - Fotos © itas.kit.edu, ekw.uni-bielefeld.deIn einer acatech-Projektgruppe unter Leitung von Armin Grunwald (Karlsruher Institut für Technologie) und Alfred Pühler (Universität Bielefeld) hat acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften daher seit 2013 potenzielle Szenarien für den Einsatz der Künstlichen Fotosynthese entwickelt und diese in diversen Workshops und Dialogveranstaltungen mit Bürgerinnen und Bürgern diskutiert. Ein Patentrezept für diesen frühen Dialog zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft gibt es nicht. Vielversprechend zeigte sich aber die Arbeit mit sogenannten Technikzukünften als Basis des öffentlichen Dialogs über Ideen, Wertvorstellungen und Sorgen zum Innovationsfeld  Künstliche Fotosynthese.

In der praktischen Umsetzung wird dafür zuerst eine gesellschaftliche Herausforderung fokussiert, in diesem Fall der Klimawandel. Im nächsten Schritt wird in einer Vision formuliert, wie der Herausforderung begegnet werden könnte, etwa durch der Einsatz der Künstlichen Fotosynthese für die Produktion erneuerbarer Treib- und Rohstoffen (siehe Abbildung, Quelle: acatech). Um diese Vision für interessierte Bürgerinnen und Bürger greifbar zu machen und eine gemeinsame Bewertung zu ermöglichen, entwarf die Projektgruppe anschließend “Technikzukünfte”, basierend auf dem aktuellen Forschungsstand.

Grafik © acatech

Die Herausforderung: wachsender Energiebedarf und Klimawandel

Der weltweit steigende Energiebedarf wird zu einer Verknappung der Ressourcen Erdöl, Kohle und Erdgas führen. Durch die Verbrennung kohlenstoffreicher fossiler Stoffe steigt zudem die CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre mit Auswirkungen auf unser Klima. Der Umstieg auf alternative, erneuerbare Energie- und Rohstoffquellen ist daher eine der großen Herausforderungen unserer Zeit.

Die Vision: Sonnenenergie effizienter nutzen als die Natur

Sonnenlicht ist die ultimative erneuerbare Ressource: überall auf der Welt ist es kostenlos verfügbar.  Die Sonne strahlt 15.000mal mehr Energie auf die Erde, als die gesamte Menschheit verbraucht. Pflanzen speichern Sonnenlicht durch die natürliche Fotosynthese. Dabei wandeln sie CO2 und Wasser mithilfe von Sonnenlicht als Energiequelle in organische Verbindungen um. Die Vision der Künstlichen Fotosynthese ist es, diesen Prozess als Vorbild zu nehmen und Sonnenlicht direkt in chemische Wertstoffe und Energieträger umzuwandeln.

Überblick des weltweiten Forschungsstands

Forscher weltweit versuchen derzeit, aus CO2, H2O und Licht Treibstoffe herzustellen – und zwar möglichst effizienter und ökonomischer als Pflanzen das tun.  Die so gewonnenen Treibstoffe sollen kostengünstiger sein als unsere heutigen fossilen Treibstoffe und wären damit marktfähig. Im Projekt der deutschen Wissenschaftsakademien „Künstliche Fotosynthese: Forschungsstand, wissenschaftlich-technische Herausforderungen und Technikzukünfte“ wird der Forschungsstand dazu detailliert erfasst.

Folgt: Bürgerbeteiligung schafft Vertrauen