JKU-Forschern gelingt künstliche Photosynthese

LINZ (red). Photosynthese ist der wichtigste chemische Prozess in der Natur, denn sie ermöglicht, die Energie der Sonne direkt zu speichern. Bisher waren nur Pflanzen und einige andere Organismen dazu in der Lage. Einem Forscherteam der Johannes Kepler Universität (JKU) um Günther Knör (Vorstand des Instituts für Anorganische Chemie) gelang weltweit erstmals ein wesentlicher Schritt zur künstliche Photosynthese. In Zukunft könnte sie zur direkten Gewinnung von Brennstoffen eingesetzt werden. Für das Klima problematischen CO2-Emissionen werden so gebunden, sowie Nahrung und erneuerbare flüssige Treibstoffe mit Hilfe von Sonnenlicht, Luft und Wasser gewonnen werden. Das alles ist zwar noch Zukunftsmusik, doch Günther Knör und sein Team haben den ersten Schritt in die richtige Richtung bereits getan.

Ihre Forschung zeigt, dass die Umwandlung von Sonnenlicht durch eine Kombination aus künstlich hergestellten Farbstoff-Molekülen und Katalysatoren ermöglicht werden kann. „Dabei wird, genau wie in der Pflanze, zunächst der Energie-Speicherstoff NAD(P)H gebildet“, sagt Kerstin Oppelt. Noch nie zuvor konnte dieser Stoff wie in der Natur durch Belichtung von künstlichen Substanzen erhalten werden.

Entscheidender Durchbruch
"NAD(P)H" kann ohne weitere Energiezufuhr zum Aufbau anderer organischer Speicherstoffe (beispielsweise von Kohlenhydraten wie Zucker oder Stärke) genutzt werden. „Der von uns hergestellte Blattgrün-Ersatzstoff ist sehr viel stabiler, als das Chlorophyll der Algen und Pflanzen“, erklärt Knör. Die größte Überraschung aber brachte eine genaue Analyse der erzielten Energieausbeute des Prozesses. „Es stellte sich sehr bald heraus, dass unser neu entwickeltes künstliches Reaktionszentrum bei der Bildung des chemischen Speicherstoffs NAD(P)H deutlich weniger Energieverluste aufweist als das natürliche System der grünen Pflanzen!“ Diese ersten Ergebnisse sind sehr vielversprechend und haben international bereits große Beachtung in Fachkreisen gefunden. "Möglicherweise macht bald die Photosynthese mit ,künstlichen Blättern‘ das Rennen“, sagt Knör.

Saubere Energie ohne Treibhausgase
Künstliche Photosynthese steht im Zentrum der Bemühungen um erneuerbare Energien und um eine nachhaltige, umweltschonende Chemie der Zukunft. Mit dem biochemisch universell nutzbaren Speicherstoff NAD(P)H oder auch mit solarem Wasserstoff lassen sich nach dem Vorbild der Natur zahlreiche andere wertvolle Produkte aus einfachen Rohstoffen produzieren.