Künstliche Fotosynthese

Nach einem Spaziergang im Stadtzentrum von Amsterdam und der Fotoaufnahmen der berühmten, malerischen Kanäle, begaben sich Max und Lily an die ebenso weltberühmte Universität Amsterdam. Sie arbeiteten im Bereich ihrer Sonnenenergieinitiative an der künstlichen Fotosynthese.  

Sie waren beide der Ansicht, dass es keine bessere Abrundung ihrer Reise gab, als etwas über dieses wertvoll Projekt zu erfahren, in dem ein Verfahren erarbeitet wurde, um die Art und Weise der Natur nachzuahmen, über Milliarden von Jahren Energie für die Anforderungen der modernen Zivilisation zu erzeugen.

„Wir verwenden Energie für viele Sachen, aber die Hauptanforderungen sind drei“, begann Lily. „Und zwar Heizung, Strom und Transport. Die künstliche Fotosynthese unterstützt die letzten beiden“.

Max jedoch fühlte sich aber unvermeidlich ein wenig enttäuscht. Er hielt einen Becher auf Augenhöhe. Er enthielt eine fotokatalytische Zelle im Wasser. Es stiegen zahlreiche winzige Blasen auf. „Ist das das künstliche Blatt?“, fragte er, während er die Etikette las. „Ich habe etwas Grüneres erwartet.. etwas Grüneres“, beschwerte er sich.

„Grün wie was?“ fragte Lily. „Vielleicht ist es ja nicht grün, aber es funktioniert nach demselben Prinzip wie ein Blatt“, setzte sie fort. „Weißt du, was die Fotosynthese ist?“, stichelte sie.

Max meinte, er wüsste ganz genau, was die Fotosynthese ist. Die Pflanzen nehmen Sonnenenergie auf und konvertieren diese in chemische Energie. Sie verbinden das Kohlendioxid, das sie aus der Atmosphäre entnehmen, mit Wasser, um ihre Nahrung, Glukose und Sauerstoff zu erzeugen.

„Glukose ist ein Kohlenhydrat“, fügte Lily hinzu. „Und dieses künstliche Blatte, das du in der Hand hast, macht etwas Ähnliches. Es nutzt die Sonnenenergie, um Waser in Sauerstoff und Wasserstoff zu teilen. Siehst du die Blasen? Diese sind Sauerstoff und Wasserstoff. Sauerstoff kommt von der Vorderseite des Blattes und Wasserstoff von der Rückseite. Wasserstoff wird als Treibstoff eingesetzt.  

Während der „verwendbare Treibstoff“ in der Natur die Kohlenhydrate, Proteine und Fette sind, suchten die Wissenschaftler in diesem Falle nach einem Treibstoff für den Antrieb von Fahrzeugen und nach Strom für den Betrieb von Vorrichtungen. Die künstliche Fotosynthese ist der Prozess der Vorbereitung der Treibstoff einzig und allein aus dem Wasser, Sonnenlicht und Kohlendioxid. Es handelt sich um einen vitalen Prozess, d.h. um den Aufbau einer Welt, die keinen fossilen Treibstoff mehr braucht. Durch die Verbindung von Kohlendioxid und Wasser, erzeugt die künstliche Fotosynthese Kohlenwasserstoffe. Die Kohlenwasserstoffe wie Propan und Oktan bestehen aus Wasserstoff und Kohlenstoff und sind die grundlegenden Komponenten von Benzin und natürlichem Gas und wurden über Jahrhunderte als Treibstoffe verwendet. Diese Art der künstlichen Fotosynthese hat auch den Vorteil der Reduzierung des Kohlendioxids in unserer Atmosphäre.

„Aber wie kommt das Ganze zustande?“ wunderte sich Max laut. Lily meinte, es gäbe ein Wort, dass alles erklärt, und zwar der Begriff Katalysator. Ein Katalysator ist ein Material, das eine chemische Reaktion beschleunigt. Neue Katalysatoren wurden entwickelt, um die künstliche Fotosynthese zu ermöglichen.  

Wenn diese Katalysatoren mit Materialien verbunden werden, die Licht absorbieren, wird die effiziente Erzeugung von Treibstoffen wie Methanol möglich. Am Anfang wurden Edelmetalle wie Platinum oder Iridium als Katalysatoren verwendet. Natürlich waren diese teuer. Daher entwickelte man auch bald günstigere Alternativen. Ein Katalysator, der ungefährlich, umweltfreundlich und auch sehr stabil ist, ist Titandioxid. Zusätzlich davon haben einige Metalllegierungen bewiesen, effiziente Katalysatoren zu sein. Ganz besonders gilt das für die Nickelmolybdenumzinklegierung (NiMoZn), die sehr effizient für die Kohlenwasserstofferzeugung ist.

Max und Lily waren von diesem Erfolg beeindruckt. Vielleicht sieht es ja nicht aus wie ein Blatt, aber es funktioniert ähnlich. Die künstliche Fotosynthese reduziert den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre, indem sie frischere Luft bereitstellt und gleichzeitig Treibstoff für den Antrieb von Fahrzeugen und Elektrogeräten erzeugt. Effizienz, Umweltschutz, Nachhaltigkeit: der Weg in eine neue, bessere Welt hat seine Form angenommen.