pte20251013010 in Forschung

Künstliches Blatt soll die Chemie grün machen

Umweltneutrale Lösung von Experten der University of Cambridge nutzt CO2 und Sonnenlicht


Künstliches Blatt: Diese Erfindung soll die Welt nachhaltiger machen (Foto: Celine Yeung, cam.ac.uk)
Künstliches Blatt: Diese Erfindung soll die Welt nachhaltiger machen (Foto: Celine Yeung, cam.ac.uk)

Cambridge (pte010/13.10.2025/11:30)

Forscher der University of Cambridge haben eine umweltverträgliche Methode zur Herstellung von Chemikalien vorgestellt - Basis für Tausende von Produkten wie Kunststoffen, Kosmetika und Co. Ihr Hybridgerät kombiniert lichtabsorbierende Polymere mit bakteriellen Enzymen, um Sonnenlicht, Wasser und CO2 in Formiat umzuwandeln. Dieser chemische Rohstoff lässt sich auch als Brennstoff nutzen.

Giftfreie Photosynthese

Das halbkünstliche Blatt ahmt die Photosynthese nach. Mit diesem Prozess wandeln Pflanzen Sonnenlicht in Energie um. Eine externe Energiequelle entfällt. Im Gegensatz zu früheren Prototypen, die oft auf giftige oder instabile Lichtabsorber angewiesen waren, verzichtet das neue Biohybrid-Design auf giftige Halbleiter, hat eine längere Lebensdauer und kann ohne zusätzliche Chemikalien betrieben werden, die zuvor die Effizienz beeinträchtigten.

In Tests haben die Forscher Sonnenlicht genutzt, um CO2 in Formiat umzuwandeln. Sie setzen es dann direkt ein, um eine wichtige Verbindung herzustellen, die in Arzneimitteln verwendet wird, und das mit hoher Ausbeute und Reinheit. Die chemische Industrie ist von zentraler Bedeutung für die Weltwirtschaft und stellt Produkte von Arzneimitteln und Düngemitteln bis hin zu Kunststoffen, Farben, Elektronik, Reinigungsmitteln und Kosmetika her.

"Wenn wir eine zirkuläre, umweltverträgliche Wirtschaft aufbauen wollen, gehört die chemische Industrie zu den größten Sorgenkindern, weil sie sehr große Mengen an klimagefährdenden Stoffen ausstößt. Wir müssen Wege finden, diesen wichtigen Sektor, der so viele wichtige Produkte herstellt, die wir alle brauchen, von fossilen Brennstoffen unabhängig zu machen. Wenn wir das schaffen, ist das ein riesiger Fortschritt", so Forschungsleiter Erwin Reisner.

Zusatzstoffe überflüssig

Das neue Gerät vereint laut den Experten das Beste aus beiden Welten: "Organische Halbleiter sind abstimmbar und ungiftig, während Biokatalysatoren hochselektiv und effizient sind", ergänzt Reisners Doktorandin Celine Yeung. Die Fachleute haben auch ein weiteres Problem gelöst. Die meisten Systeme, die die Photosynthese nachahmen, benötigen chemische Zusatzstoffe, um die Enzyme am Laufen zu halten. Diese können schnell zerfallen und die Stabilität beeinträchtigen.

Diesen Prozess verhindert ein so genanntes Helferenzym (Carboanhydrase) in Verbindung mit einer Bicarbonatlösung - ähnlich wie Sprudelwasser. "Unser künstliches Blatt könnte eine Plattform für die Herstellung grüner Kraftstoffe und Chemikalien werden", unterstreicht Reisner abschließend.

(Ende)
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