Photosyntese: so könnte Sonnenlicht in Energie umgewandelt werden.

Als Photosynthese kennen wir den Prozess, mit dem Blattgrün-Pflanzen Licht, Wasser und Kohlendioxid nutzen, um Neues herzustellen: Glucose und Sauerstoff. So entstehen aus energiearmen anorganischen Stoffen energiereiche organische Stoffe. Jetzt ist es Forschern gelungen, mit biologische Solarzellen (Biosolarzellen) Energie zu gewinnen.

Die bisherigen Ergebnisse, Sonnenlicht über die Photosynthese nutzbar zu machen, waren eher mager. Denn bisher konnten die grünen Bereiche des Sonnenlichts nicht nutzen lassen. Die Forscher bezeichnen das als „Grünlücke“. Diese lässt die Effizienz von Biosolarzellen sinken. Dieses Defizit konnten nun Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum und des Israel Institute of Technology beheben. Sie kombinierten dazu einen Photosynthese-Proteinkomplex, der in Pflanzen vorkommt, mit einem Lichtsammelprotein aus Cyanobakterien. Das sind Bakterien mit photosynthetischen Eigenschaften.

„Cyanobakterien haben das Problem dadurch gelöst, dass sie spezielle Lichtsammelproteine, die Phycobilisomen, bilden, die auch dieses (Anm.: grüne) Licht nutzbar machen“,

berichtet Marc Nowaczyk.


Er ist Leiter der Projektgruppe Molekulare Mechanismen der Photosynthese an der Ruhr-Universität Bochum.


Was bisher in der Natur klappte, scheiterte bisher im Reagenzglas. Nun hatten die Forscher jedoch Erfolg. Mit kurzkettigen Quervernetzern konnten sie das Photosystem II und Proteine aus Cyanobakterien chemisch verbinden und ein riesiges Eiweiß als Superkomplex erzeugen. Dies war der Durchbruch. Denn nun arbeiten Lichtsammelkomplexe mit unterschiedlichen Organismen zusammen. So kann nun die Energie aus dem ganzen Lichtspektrum verwertet und effizient genutzt werden.


Biologischen Solarzellen haben viele Vorteile. Sie benötigen weder teure noch schwer verfügbaren Rohstoffe. Sie sind – von der reinen Hardware abgesehen – zudem preisgünstig. Im Fermenter lassen sich Proteine in großem Stil erzeugen und isolieren. Und so lange man keine transgenen Organismen verwendet, stellt auch die Entsorgung kein Problem dar: ein großer Vorteil gegenüber halbleitenden Materialien, deren Aufbereitung zu einer schlechten Energiebilanz führen kann.


So könnten nun in Biosolarzellen mit Hilfe der Photosysteme I und II Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen werden: zwei Gase, die sich etwa für Brennstoffzellen eignen.


Quelle: Ingenieur_de


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