Künstliche Photosynthese : Bionisches Blatt stellt aus Sonnenlicht Treibstoff her
Eine Entwicklung des Harvard-Professors Daniel Nocera könnte Ölbohrungen zukünftig überflüssig machen. Er hat es geschafft die natürliche Photosynthese nachzuahmen und ein bionisches Blatt zu entwickeln, dass sogar effizienter als ein echtes Blatt arbeitet. Die Methode von Noceras Team ermöglicht aus Sonnenenergie Isopropyl-Alkohol als Basis für Treibstoff herzustellen. Dabei wird Wasser mittels solarer Energie in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten. Genveränderte Bakterien erzeugen aus dem entstandenen Wasserstoff und dem in der Umgebungsluft enthaltenen Kohlendioxid die Treibstoff-Basis. Eine Legierung aus Kobalt und Phosphor dient dem Harvard-Team dabei als Katalysator.
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In vorangegangenen Versuchen wurden andere Katalysator verwendet, die die Bakterien angriffen. Die Verbindung aus Kobalt und Phosphor beschädigt die Bakterien nicht, wodurch sich die Effizienz des Verfahrens deutlich steigern lässt. Für eine Kilowattstunde Energie verbrauchen die Bakterien 130 Gramm CO2 und erzeugen 60 Gramm Treibstoff-Basis. Damit ist das Verfahren von Daniel Nocera zehnmal effizienter als die natürliche Photosynthese.
Weiterentwicklung der Technologie bis heute
Nach der Entwicklung des bionischen Blattes 2016 schloss Nocera sich nun mit Pamela Silver, Forscherin in den Bereichen Biochemie und Systembiologie, und Harvard-Postdoc Kelsey Sakimoto zusammen, um geeignete Anwendungsfelder für die Technologie zu finden. Die neuartige Methode basiert auf dem Stoffwechsel des Bakteriums Xanthobacter Autotrophicus, welches aus Erde und Schlamm gewonnen wird. Das Bakterium nimmt den vom bionischen Blatt produzierten Wasserstoff sowie Stickstoff aus der Umgebungsluft auf und produziert damit Ammoniak und Phosphor.
Durch diese Methode kann eine gelbliche Flüssigkeit erzeugt werden, die sich gut dazu eignet auf landwirtschaftlichen Flächen verteilt und somit als Düngemittel eingesetzt zu werden. In einem Gewächshaus führten die Wissenschafter einen Versuch mit Rettich durch: Sie besprühten eine Fläche mit dem neu gewonnen Düngemittel und ließen eine Vergleichsfläche unbehandelt. Der Rettich auf der gedüngten Seite wuchs mehr als doppelt so groß an, als das Gemüse auf der unbehandelten Fläche.
Das Düngemittel soll vor allem in abgeschiedenen Regionen und kleinen Kommunen Verwendung finden. Die Regionen sind bei der Düngung der Felder dadurch nicht mehr von der Infrastruktur beeinflussbar. Sie benötigen lediglich Sonnenlicht, Luft und Wasser, um den Dünger herzustellen.
