Ein Schritt auf künstliche Photosynthese zu

Mittels Silber-Wolfram-Katalysatoren

Nicht nur koreanische Forscher arbeiten daran, die künstliche Photosynthese in die Realität umsetzen, um Kohlenstoffneutralität oder einen Netto-Null-Kohlenstoffemissionswert zu erreichen. Die künstliche Photosynthese ahmt die natürliche nach, indem sie Energie des Sonnenlichts zur Umwandlung von Kohlendioxid in hochwertige Verbindungen wie Ethylen, Methanol und Ethanol nutzt. Nun hat ein Forscherteam aus Seoul unter dem Titel: “W@Ag-Dendriten als effizienter und dauerhafter Elektrokatalysator für die Umwandlung von Sonnenenergie in CO unter Verwendung eines skalierbaren photovoltaisch-elektrochemischen Systems” ein Zwischenergebnis in Applied Catalysis B: Environmental publiziert (open access). (Grafik: Kohlenstoffgestützter 3D-Silberdendrit-Katalysator auf Wolframkernbasis, BY-NC-ND 4.0 – © sciencedirect.com) weiterlesen…

Hürdenlauf zum Wasserstoff

LIKAT-Doktorand entdeckt neue Art der H2O-Spaltung

Es klingt einfach, und die Natur macht es uns vor: Grüne Pflanzen speichern Sonnenenergie, indem sie – mittels Licht und Chloroplasten – Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten. Die Forschung reizt es, auf ähnliche Weise zum Wasserstoffgas (H2) zu gelangen, denn „grün“ produziert gilt es als Protagonist einer nachhaltigen Energie- und Grundstoffwirtschaft. Jacob Schneidewind vom Rostocker Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) hat mit seiner Dissertation einen Weg dorthin gezeigt. Er deckte den Mechanismus einer neuen Art der Wasserspaltung auf, mit der die Photolyse kostengünstig möglich werden kann. (Foto: Katalysator-Wasser-Gemisch während der Photolyse im LIKAT-Labor lässt sich von Licht im blauen und gelben Spektralbereich anregen – © Jacob Schneidewind, LIKAT) weiterlesen…

“Tandem” soll solare Wasserspaltung vorantreiben

Offenbar Fortschritt bei künstlicher Photosynthese

Um eine umweltfreundliche, klimaresiliente Wasserstoffwirtschaft zu verwirklichen, müssen wir in der Lage sein, Wasserstoff in großen Mengen nachhaltig zu produzieren. Eine Möglichkeit dazu ist die Wasserspaltung durch “künstliche Photosynthese”, ein Verfahren, bei dem Materialien, so genannte “Photokatalysatoren”, die Sonnenenergie nutzen, um aus Wasser Sauerstoff und Wasserstoff zu erzeugen. Die wichtigsten Merkmale der Wasserspaltung sind ihre Haltbarkeit und Effizienz. Ein “Tandem” aus TiO2 und 3C-SiC, langlebige Photokatalysatoren mit einer Langzeithaltbarkeit von 100 Tagen ist deutlich länger ist als bei den meisten Photoelektroden und Photokatalysatoren – so Professor Masashi Kato vom Nagoya Institute of Technology. weiterlesen…

H2-Herstellung mit Licht und Farbstoffen

Forscherteam aus Jena und Ulm produziert metallfrei Wasserstoff

Die Gewinnung von molekularem Wasserstoff als alternativer, erneuerbarer und sauberer Energieträger ausgehend von Wasser und Licht ist ein zentrales Element der solaren Energieumwandlung und -speicherung. Ein Team des Sonderforschungsbereichs „CataLight“ der Universitäten Jena und Ulm hat neuartige organische Farbstoffe mit edelmetallfreien Katalysatormolekülen kombiniert, die unter Lichtbestrahlung in Wasser gasförmigen Wasserstoff freisetzen. In der am 22.12.2020 auf der Internetseite der Friedrich-Schiller-Universität Jena und in Chemistry Europe veröffentlichten Untersuchung heißt es, das Substitut habe einen bemerkenswerten Einfluss in Bezug auf Langlebigkeit und Wirkung nach der Anregung durch sichtbares Licht gezeigt. weiterlesen…

Weiterer Schritt zur künstlichen Photosynthese

MPI-Forscher entdecken katalytisches Zwischenprodukt der biologischen Wasseroxidation

Einem internationalen Forscherteam um Dimitrios Pantazis, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, ist ein bedeutender Schritt zur Entschlüsselung des Mechanismus der Wasseroxidation durch Pflanzen gelungen. In der modernen Chemie gibt es viele Bemühungen, mit synthetischen Katalysatoren die bemerkenswerte Leistung der Wasseroxidation zu reproduzieren, die in der Natur von photosynthetischen Organismen vollbracht wird. Pflanzen nutzen das Sonnenlicht, um Wasser in Sauerstoff, Protonen und Elektronen zu spalten. Dies ist die Quelle des Sauerstoffs, den wir atmen, während die Protonen und Elektronen in enzymatischen Reaktionen verwendet werden, die atmosphärisches Kohlendioxid in Biomoleküle einbauen. Trotz jahrzehntelanger Forschungsanstrengungen bleiben viele Details dieses natürlichen Prozesses im Dunkeln. (Abbildung: EPR-Spektroskopie und quantenchemische Untersuchung des Wasseroxidationskatalysators der biologischen Photosynthese – © kofo.mpg.de) weiterlesen…

Doch künstliche Photosynthese möglich?

Drahtlose Vorrichtung macht aus Sonnenlicht, CO2 und Wasser sauberen Kraftstoff

Forscher haben einer Medienmitteilung der Universität Cambridge zufolge ein eigenständiges Gerät entwickelt, das Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser in einen kohlenstoffneutralen Brennstoff umwandelt, ohne dass zusätzliche Komponenten oder Elektrizität benötigt werden. Das sei ein bedeutender Schritt auf dem Weg zur künstlichen Photosynthese. Es basiere auf einer fortschrittlichen “Photosheet”-Technologie und wandelt Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser in Sauerstoff und Ameisensäure um – einen speicherbaren Brennstoff, der entweder direkt verwendet oder in Wasserstoff umgewandelt werden kann. weiterlesen…

Photosynthese in kleinen Tropfen

Forschende entwickeln „künstlichen Chloroplasten“

Pflanzen nutzen seit Jahrmillionen CO2 aus der Luft mithilfe von Sonnenenergie. Das will das Max-Planck-Forschungsnetzwerk MaxSynBio nachahmen: künstliche Zellen als nachhaltige und umweltschonende Bioreaktoren. Einem Max-Planck-Forscherteam um Tobias Erb vom Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg ist es einer Medienmitteilung vom 07.05.2020 zufolge gelungen, eine Plattform zum automatisierten Bau zellgroßer Photosynthese-Module zu entwickeln. Die „künstlichen Chloroplasten“ sind in der Lage, CO2 mittels Lichtenergie zu binden und umzuwandeln. Seine Ergebnisse veröffentlichte das Forscherteam in der jüngsten Ausgabe der Fachzeitschrift Science. (Foto: Mikrotröpfchen von ungefähr 90 Mikrometern Durchmesser und mit den gewünschten Enzymen ausgestattet, nutzen die semi-synthetischen Chloroplasten pflanzliche Thylacoid-Membranen zur Energieerzeugung. Sie fixieren auf diese Weise nach dem Vorbild der Natur Kohlendioxid mittels Sonnenenergie. – © Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologe/Erb) weiterlesen…

Fotosynthese im Tropfen

MPG-Forscher entwickelten künstlichen Chloroplasten

Pflanzen - Foto © SolarifyPflanzen können es bereits seit Jahrmillionen: Kohlendioxid aus der Luft mithilfe von Sonnenenergie nutzbar machen. Künstliche Zellen als nachhaltige und umweltschonende Bioreaktoren zu bauen, dieser Herausforderung ist das Max-Planck-Forschungsnetzwerk MaxSynBio auf der Spur. Ein Max-Planck-Forscherteam um Tobias Erb vom Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg hat nun eine Plattform für den automatisierten Bau zellgroßer Fotosynthese-Module entwickelt. Die künstlichen Chloroplasten sind in der Lage, das Treibhausgas Kohlendioxid mittels Lichtenergie zu binden und umzuwandeln. weiterlesen…

Das 136-Millionen-Atom-Modell

Wissenschaftler simulieren Photosynthese

Die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie ist lebenswichtig. In einer der weltweit größten Simulationen eines Biosystems haben Wissenschaftler einer folgend seinen komplexen Prozess für eine Komponente eines Bakteriums nachgeahmt – am Computer, Atom für Atom. Die am 14.11.2019 in der Zeitschrift Cell veröffentlichte Arbeit ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der Photosynthese in einigen biologischen Strukturen. Unter der Leitung der University of Illinois (U. of I.) war auch ein Team der Jacobs University Bremen an der internationalen Forschungszusammenarbeit beteiligt. (Foto © andreas160578 auf Pixabay) weiterlesen…

Künstliches Blatt produziert erfolgreich reines Gas

Syngas auf nachhaltige und einfache Weise direkt produziert

Ein weit verbreitetes Gas, das derzeit aus fossilen Brennstoffen hergestellt wird, kann stattdessen mit einem “künstlichen Blatt” hergestellt werden, das nur Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser verwendet und schließlich zur Entwicklung einer nachhaltigen Alternative zu flüssigem Kraftstoff verwendet werden könnte. Die klimaneutrale Vorrichtung setzt neue Maßstäbe im Bereich der Solarkraftstoffe, nachdem Forscher der University of Cambridge gezeigt haben, dass es das Gas – Syngas genannt – auf nachhaltige und einfache Weise direkt produziert werden kann. weiterlesen…