pte20230327018 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Forscher verwandeln Pflanzen in Solarzellen

Team der University of Cambridge will Elektronen aus der Fotosynthese gezielt abzweigen


Symbolische Darstellung der Stromerzeugung per Fotosynthese (Bild: cam.ac.uk)
Symbolische Darstellung der Stromerzeugung per Fotosynthese (Bild: cam.ac.uk)

Cambridge (pte018/27.03.2023/11:30)

Forscher der University of Cambridge haben die frühesten Stadien der Fotosynthese "gehackt" und damit neue Wege gefunden, um elektrische Energie aus diesem Prozess abzuzweigen. Das könnte den Weg zur Herstellung von grünen Kraftstoffen (E-Fuels) und emissionsfrei hergestelltem Strom ebnen - ähnlich wie Solarzellen aus Silizium und anderen anorganischen und organischen Materialien.

Strom statt Zucker für Wachstum

Bei der Fotosynthese machen Pflanzen aus CO2, Sonnenlicht und Wasser Sauerstoff und Glukose. Diesen Zucker brauchen sie zum Wachstum. Ehe Glukose entsteht, bilden sich Elektronen, die Bestandteile des elektrischen Stroms sind. Doch diese bleiben nur kurz erhalten. Genau hier setzt das Team unter der Leitung von Jenny Zhang an, um den extrem schnell ablaufenden Prozess zu entschlüsseln und ihn für die Energieversorgung nutzbar zu machen.

Mit ultraschnellen spektroskopischen Techniken haben die Forscher den Zeitpunkt der Entstehung der Elektronen ermittelt. Dabei geht es um ein Raster vom Millionstel einer Millionstel Sekunde. "Das war für uns eine große Überraschung", so Zhang. Die Forscher fanden heraus, dass das Proteingerüst, in dem die ersten chemischen Reaktionen der Fotosynthese stattfinden, "undicht" ist, sodass Elektronen entweichen können. "Darauf können wir jetzt zugreifen. Wir können die Stromgewinnung aus der Fotosynthese maximieren", so Biochemikerin Laura Wey, die jetzt an der Universität Turku arbeitet.

Genauer Zeitpunkt hochrelevant

"Der Einsatz der Ultrakurzzeitspektroskopie hat es uns ermöglicht, mehr über die frühen Ereignisse in der Fotosynthese zu verstehen, von denen das Leben auf der Erde abhängt", sagt Cambridge-Professor Christopher Howe. Und künftig könnte dies auch mitunter auf die Versorgung mit sauberem Strom zutreffen.

"Viele Wissenschaftler haben versucht, Elektronen zu einem früheren Punkt in der Fotosynthese zu extrahieren, mussten aber erkennen, dass das kaum möglich ist, weil sich die Ladungsträger im Proteingerüst verstecken. Wir haben erkannt, dass wir sie zu einem früheren Zeitpunkt ernten können", unterstreicht Zhang.

(Ende)
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