Die Photosynthese der Pflanzen ist ein Vorgang, der Wissenschaftler seit Jahren fasziniert, weil es der Natur auf diese Weise gelingt, die von der Sonne empfangene Energie umzuwandeln und zu speichern. Ein solcher Prozess – könnte man ihn technisch nachbilden – wäre ideal, um Energie zu gewinnen.

Millionen von Jahren hat es gedauert, bis Pflanzen die Fähigkeit zur Photosynthese ausgebildet haben. Diesen Vorgang zu entschlüsseln, könnte effektive Wege in eine neue Energiewirtschaft öffnen helfen.

In der Natur geschieht im Prinzip nichts anderes, als eine Wandlung der eingestrahlten Solarenergie in chemische Energie. Und diese lässt sich speichern, so dass man die Energiereserve später abrufen kann, wenn sie gebraucht wird.

Schon seit längerer Zeit haben Wissenschaftler Versuche mit ausgewählten Algensorten unternommen, die unter dem Einfluß des Sonnenlichtes im Aquarium eine Photosynthese durchführen können. Die dabei im Wasser aufsteigenden Gasbläschen lassen sich auffangen und analysieren, um einen Überblick über den möglichen Energiegehalt der jeweiligen Ausbeute zu erlangen.

Mit einem völlig neuen Ansatz haben es U.S.-Forscher am renommierten Massachusetts Institute of Technology es nun geschafft, Wassermoleküle durch eine künstliche Photosynthese in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Ihre Helfer waren dabei genetisch modifizierte Viren. So konnte die Aufspaltung von Wassermolekülen in der gleichen Weise durchgeführt werden, wie sie in der Natur abläuft.

Funktioniert das im großen Stil, wo wäre das ein wichtiger Durchbruch, um aus der Sonnenenergie unmittelbar Wasserstoffgas gewinnen und speichern zu können, mit dem dann bei Bedarf beispielsweise Brennstoffzellen betrieben werden könnten.

Das Geheimnis des Erfolges liegt neben der Gewinnung geeigneter Virenstämme in der Verwendung besonders wirkungsvoller Katalysatoren, die den Reaktionsprozess in Gang bringen und in Gang halten.

Zum gelungenen Reaktionsablauf gehört außerdem ein fundiertes Know-how über die richtige Anordnung der Komponenten zueinander, Größenordnungen im Nano-Bereich müssen dabei miteinander harmonieren. Erfahrungen, die erst nach langwierigen und geduldigen Versuchsreihen zusammengetragen werden konnten.

Gerade weil die größtmögliche Nähe zum biologischen Vorbild angestrebt und umgesetzt worden sei, habe man ein Verfahren mit äußerst effektiver Energieausbeute entwickeln können, erklärten die Forscher.

Die Gewinnung reinen Sauerstoffs klappt bereits ausgezeichnet. Der Wasserstoff liegt am Ende des Prozesses jedoch noch nicht als reines Gas vor. Vielmehr fallen die Wasserstoffatome als aufgespaltene Protonen und Elektronen (Teile mit positiver bzw. negativer Ladung) an. Deshalb wird jetzt ein weiterer Reaktionsschritt entwickelt, der letztlich die Entnahme prozessfähigen Wasserstoffs in Gasform ermöglicht.

Wenn auch dieser Schritt gelingt und im großen Maßstab umsetzbar gemacht wird, bedeutet das einen Riesenfortschritt, denn dann würde es möglich, Sonnenlicht unmittelbar biologisch, ohne den Umweg über einen Elektrolyseur, in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten.