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Energie durch Sonnenlicht Machen wir es wie die Pflanzen

Photosynthese wie die Pflanzen nutzen: Das versucht die Wissenschaft schon lange. Doch das ist nicht einfach.

Ein Blatt wird von der Sonne beschienen.
Legende: Mit Photosynthese können Pflanzen das Sonnenlicht direkt nutzen. Sie stellen damit die eigene Körpersubstanz her. Colourbox

«Die Energie von der Sonne, welche die Erde in einer Stunde erreicht, genügt, um den Energiebedarf der Welt für ein Jahr zu decken», sagt Roger Alberto, Professor für Chemie an der Universität Zürich. Natürlich ist das Theorie.

Doch der Vergleich illustriert, wie viel Energie die Sonne uns entgegenstrahlt. Stunde um Stunde, Tag für Tag.

Fast alles ist fossil

Heute decken Öl, Gas und Kohle 85 Prozent des Energiebedarfs der Menschheit. Fossile Brennstoffe sind praktisch zu transportieren und lassen sich gut aufbewahren – auch deshalb haben sie sich derart breit durchgesetzt.

Mit den bekannten unerwünschten Folgen wie Umweltbelastung und Klimawandel. Forscher arbeiten deshalb an künstlichen Treibstoffen, die nachhaltig erzeugt werden können.

Treibstoff aus Sonnenlicht

Die Energie der Sonne zu nutzen ist naheliegend – aber komplizierter, als es auf den ersten Blick scheint. Will man zum Beispiel aus der Sonnenstrahlung, die ein Hausdach erreicht, Treibstoff herstellen, braucht das ungefähr zwei Stunden, bis ein Liter künstliches Benzin gewonnen werden kann.

Mit aufwendigen technischen Apparaturen ist das heute bereits schon möglich: Aus Solarpanels wird Strom gewonnen, damit wird zuerst Wasserstoff und dann künstliches Benzin gemacht. Diesen Prozess nennt man «Power to Gas».

Lichtenergie speichern

Der Umweg über den Strom kostet Energie und damit Zeit. Deshalb entstand die Idee der künstlichen Photosynthese, wie sie Roger Alberto an der Universität Zürich verfolgt, Link öffnet in einem neuen Fenster: «Wir könnten im Prinzip Ausbeuten bis zu 80 Prozent haben», so Alberto.

Labor
Legende: Das orange-rote Molekül absorbiert blaues Licht und gibt diese Energie weiter. Ein zweites (farbloses) Molekül sorgt für die Aufspaltung von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff. SRF

Dazu will er die Lichtenergie direkt in chemischer Energie speichern. Die Pflanzen machen vor, wie es geht. Eine Idee – bereits Millionen von Jahre alt.

Der wichtigste Prozess der Welt

Die Photosynthese ist die wohl wichtigste Errungenschaft, die das Leben jemals hervorgebracht hat. Die grünen Pflanzen und einige Mikroorganismen haben einen speziellen Lichtsammel-Apparat, um die Sonnenenergie einzufangen. Mithilfe dieser Energie bauen die Pflanzen ihre eigene Körpersubstanz auf – speichern die Sonnenenergie also in chemischer Form.

Ohne Photosynthese gibt es keine Kartoffeln, kein Weizen, kein Brot, keine Teigwaren. Und kein Futter für die Tiere. Ohne Photosynthese wäre die Erde eine Wüste.

Die Idee abgucken

Die natürliche Photosynthese ist aber ein sehr komplexer Prozess. «Bis heute ist er immer noch nicht hundertprozentig verstanden», sagt Roger Alberto.

Labor
Legende: Der Wasserstoff wird aufgefangen und über die Leitungen zu einem Messgerät geführt. SRF

Er wolle deshalb auch nur die Grundidee der Photosynthese übernehmen: Aus Lichtenergie wird chemische Energie.

Rotes Leuchten

In seinem Labor leuchten die Moleküle deshalb auch nicht grün wie in der Natur, sondern orange-rot. Noch ist das Projekt der künstlichen Photosynthese weit von einer Anwendung auf dem Hausdach entfernt. Die Moleküle im Labor halten zu wenig lang, das sei noch sehr unbefriedigend.

Das Wettrennen ist aber eröffnet, weltweit arbeiten zahlreiche Labors an der künstlichen Photosynthese. Eine noch nicht greifbare, aber mögliche Energiezukunft.

Sendung: Radio SRF 2 Kultur, Wissenschaftsmagazin, 28.07.2018, 12:38 Uhr

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