Das Leben
Die Fotosynthese
Die wichtigste Reaktion der Welt
Die Fotosynthese ist die Reaktion, die nicht nur
vollständig die Energieversorgung des höheren Lebens auf der Erde
sicherstellt (ohne sie wäre das Leben auf einfache Einzeller, die von
geochemischer Energie leben, beschränkt geblieben, >>
mehr),
sondern auch die fossilen Brennstoffe entstehen lassen hat, deren Nutzung
der Beginn der modernen Industriegesellschaft waren (>>
mehr), und die die Erde zu dem blau-grünen Planeten gemacht hat, den wir
heute kennen (>>
mehr).
Chloroplasten im Blatt eines
Laubmooses: In Algen und Pflanzen
findet die Fotosynthese in
Chloroplasten genannten Organellen statt
(siehe auch
Glossar), die auf eingewanderte Cyanobakterien zurückgehen
(>>
mehr)). Foto: Kristian Peters, aus wikipedia, Artikel “Photosynthese”
(abgerufen 27.1.2011). Lizenz: >>
GNU FDL 1.2..
Um die Fotosynthese (50)
zu verstehen, wollen wir uns im Folgenden kurz einen Überblick über ihren
Ablauf verschaffen; und dann die einzelnen Schritte Punkt für Punkt
betrachten. Also: Die Fotosynthese besteht aus einer Reihe von
Redoxreaktionen, der dabei entstehende Elektronenfluss liefert die
Energie für den Transport von Protonen durch eine Membran, wodurch eine
Spannungsdifferenz und ein Konzentrationsunterschied entstehen, und die beim
Ausgleich dieses Unterschiedes freiwerdende Energie wird genutzt, um die
universelle Energiewährung ATP (>>
mehr) herzustellen. Die Elektronen reduzieren schließlich ein positiv
geladenes Molekül namens NADP, das dabei entstehende NAPDH wird genutzt, um
aus anorganischem Kohlendioxid den organischen, energiereichen
Zucker Glucose herzustellen, der der Ausgangspunkt für alle
weiteren biochemischen Reaktionen in der Zelle ist. Die Fotosynthese liefert
also sowohl Energie (in Form von ATP) als auch Glucose, das zentrale
organische Molekül des Stoffwechsels. Soweit zum Überblick, kommen wir nun
zu den Details:
Was ist eine Redoxreaktion?
Redoxreaktion steht für Reduktions-Oxidations-Reaktion: Das Wort
Oxidation bezeichnet historisch die Reaktion einer Substanz mit Sauerstoff
(>>
hier); Reduktion das Gegenteil, den Entzug von Sauerstoff. Heute werden
beide Begriffe allgemeiner verwendet: von einer der Reduktion
spricht man, wenn ein Reaktionspartner ein oder mehrere Elektronen aufnimmt
(diesen Zusammenhang kann man sich so merken: da jedes Elektron eine
negative Ladung trägt (-1 geschrieben, mehr >>
hier),
reduziert sich dadurch die Ladung des Moleküls, das das Elektron aufnimmt).
Da bei chemischen Reaktionen die aufgenommenen Elektronen irgendwo herkommen
müssen, ist eine Reduktion immer mit einer Oxidation
verbunden, der Abgabe von Elektronen (Sauerstoff nimmt sehr leicht
Elektronen auf und führt daher zu einer Oxidation, was die historische
Bezeichnung erklärt. Sauerstoff ist daher ein starkes Oxidationsmittel).
Eine Redoxreaktion besteht also immer aus zwei Teilreaktionen, eine
Reduktion ist mit einer Oxidation gekoppelt:
Reduktion:
Molekül A (neutral) -> Molekül A (Ladung +2) + zwei Elektronen (Ladung
zweimal -1) (51)
Oxidation: Molekül B (neutral) + zwei Elektronen
(zweimal -1) -> Molekül B (Ladung -2)
Da sich das positiv geladene
Molekül A und das negativ geladene Molekül B anziehen, werden sie zu dem
neuen Molekül AB reagieren:
Redoxreaktion: Molekül A
+ Molekül B -> Molekül AB
Was man in der Formel nicht sieht: die Elektronen sind von Molekül A zu
Molekül B geflossen (werden aber nicht frei, weshalb sie in der Formel nicht
mehr auftauchen). Die Anziehungskraft eines Moleküls für Elektronen kann in
Form seines „Redoxpotenzials“ gemessen werden: Oxidationsmittel wie
Sauerstoff, also Substanzen mit starker Anziehungskraft auf Elektronen,
haben ein positives Redoxpotenzial; je höher das Redoxpotenzial ist, desto
stärker ist auch die Anziehungskraft auf Elektronen. Der bei Redoxreaktion
ausgelöste Fluss der Elektronen liefert – ganz ähnlich wie beim Fluss
elektrischen Stroms (>>
hier)
– Energie, mit der andere chemische Reaktionen angetrieben werden können.
Die Redoxreaktionen der Fotosynthese
Die Besonderheit bei der Fotosynthese sind zwei “Photosysteme”,
die unter dem Einfluss von Licht ihr Redoxpotenzial ändern können.
Außerdem können alle Organismen - Cyanobakterien, Algen, Pflanzen -, die bei
der Fotosynthese Sauerstoff erzeugen (50),
etwas, was wir Menschen technisch auch gerne könnten: sie können nämlich aus
Wasser mit Hilfe von Sonnenenergie direkt Wasserstoff erzeugen.
Dies geschieht am Photosystem II (das aus historischen
Gründen so heißt, denn es wurde als zweites entdeckt - tatsächlich beginnt
die Fotosynthese hier), das ein starkes Oxidationsmittel
ist - so stark, dass es das chemisch sehr stabile Wasser aufbrechen kann
(dabei hilft ein zum Photosystem II gehörendes Enzym, der
“sauerstoffproduzierende Komplex”); die Elektronen kommen dann aus dem
Wasserstoff. Fällt Licht auf den “Elektronenakzeptor”, an den die Elektronen
schließlich gebunden werden, ändert sich dessen Redoxpotenzial (siehe
Abbildung); das Photosystem II verliert also an Anziehungskraft für
Elektronen.
Die Lichtreaktion (Schritte 1 bis 4) der
Fotosynthese (vereinfacht): Der Elektronenakzeptor des Photosystems
II ist als starkes Oxidationsmittel mit Unterstützung des
“sauerstoffproduzierenden Komplexes” in der Lage, Elektronen aus Wasser
aufzunehmen. Durch Licht angeregt, werden die Elektronen wieder abgegeben
und werden über eine Reihe chemischer Reaktionen zum Photosystem I
transportiert, wo sie durch Lichteinfall wiederum angeregt werden und über
eine Reihe weiterer Reaktionen schließlich auf NADP+ übergehen, wobei NADPH
entsteht, dass die Dunkelreaktion, bei der Zucker entsteht, antreibt. Wegen
des Zickzackförmigen Verlaufs des Redoxpotenzials wird diese Form der
Darstellung, die auf den britischen Biochemiker Robin Hill zurückgeht, auch
“Z-Schema” genannt. Eigene Abbildung.
Über eine Reihe weiterer Redoxreaktionen (hier nicht im Einzelnen
dargestellt) fließen die Elektronen zum Photosystem I (gelegentlich - siehe
die gestrichelte blaue Linie - auch zurück zum Photosystem II; bei diesem
Weg wird ATP erzeugt). Wichtig auf dem Weg zum Photosystem I ist vor allem,
dass die Energie aus dem Elektronenfluss dazu genutzt wird, Protonen (also
positiv geladene Wasserstoffmoleküle) durch eine Membran zu pumpen - der
graue Kreis soll diese “Pumpe” darstellen. Auch das Photosystem I ändert
sein Redoxpotenzial unter Lichteinwirkung, es wird dann ein starkes
Reduktionsmittel wird. Es reduziert (wieder über eine Reihe hier
nicht dargestellter Reaktionen) schließlich positiv geladene Moleküle namens
NADP (Ladung +1) zu NADPH. Da alle diese Reaktionen von der
Änderung des Redoxpotenzials der Photosysteme durch Licht abhängig sind,
nennt man sie auch die Lichtreaktion. Deren chemische
Formel lautet also:
2 H2O + 2 NADP+ -> 2 H+ + 4e- + O2 + 2 NADPH
Dieses NAPDH ist selber ein (wenn auch weniger starkes, siehe
Abbildung oben) Reduktionsmittel und reduziert Kohlendioxid zu dem
organischen Kohlenhydraten. Diese Reaktion kann auch ohne Licht stattfinden,
sie wird daher Dunkelreaktion genannt. Ihr Ablauf wurde von den
amerikanischen Biochemikern Melvin Calvin und Andrew Benson aufgeklärt und
ist daher als Calvin-Benson-Zyklus bekannt (Melvin Calvin erhielt hierfür
1961 den Nobelpreis für Chemie). Ihre Summenformel lautet:
CO2 + 2 NADPH + 2
H+ + 4e- -> CH20 + H20 + 2 NADP+
Beide Reaktionen zusammen ergeben die
Summenformel der Fotosynthese:
CO2 + H20 -> CH2O + O2; oder besser, da
letztlich der Zucker Glucose entsteht:
6 CO2 + 6 H20 -> C6H12O6 (Glucose) +
6 O2
(Das Kohlendioxid für diese Reaktion stammt aus der Luft, und wird über
Spaltöffnungen in den Blättern aufgenommen, das Wasser wird von Landpflanzen
über die Wurzeln aus dem Boden aufgenommen. Was aus dem Sauerstoff wird,
steht >>
hier.)
Ist mehr Kohlendioxid
gut für Pflanzen?
Kohlendioxid ist, wie oben gesehen, eine wichtige Zutat für die
Fotosynthese; andererseits aber auch ein Treibhausgas (>>
mehr),
das zur Erderwärmung beiträgt (>>
mehr).
Skeptiker, die die Warnungen von dem Klimawandel für übertrieben halten,
weisen gerne darauf hin, dass mehr Kohlendioxid in der Luft Pflanzen besser
wachsen lässt, und die Landwirtschaft daher vom Klimawandel sogar
profitieren könnte, und nicht, wie etwa vom Weltklimarat befürchet (>>
mehr), ihre
Produktivität zurückgehen würde. Als Beleg führen sie an, dass etwa in
Treibhäusern gezielt die Kohlendioxid-Konzentration erhöht wird, um die
Produktion zu steigern. Irrt hier der Weltklimarat? Nein, denn die Welt ist
kein Treibhaus: Die Steigerung der Produktion tritt nur dann ein, wenn alle
anderen Faktoren, vor allem Luftfeuchtigkeit und Temperaturen gleich
bleiben. Dies ist aber “draußen” nicht der Fall, eine Welt mit mehr
Kohlendioxid wäre wärmer und in vielen Regionen während der Wachstumzeit
auch trockener. Das wichtige Enzym Rubisco ist aber “temperatursensitiv”,
seine Leistung geht (oberhalb eines bestimmten Niveaus) bei steigenden
Temparaturen zurück; und wenn es trockener ist, schließen die Pflanzen ihre
Spaltöffnungen, um die Wasserverluste zu reduzieren. Durch diese nehmen sie
aber auch Kohlendioxid auf, so dass trotzt steigender Konzentration an
Kohlendioxid in der Luft weniger in die Pflanze gelangt. Durch die
verringerte Verdunstung steigt auch die Temperatur des Blattes, was wiederum
die Leistung der Rubisco verringert. Welche Effekte überwiegen bei
steigender Konzentration an Kohlendioxid? Dies versuchen Forscher in
sogenannten “free-air carbon dioxide enrichment”-Experimenten (FACE - zu
deutsch: Experimente mit Kohlendioxidanreicherung im Freien) zu untersuchen.
Diese Experimente, und ihre Verknüpfung mit den zu erwartenden
Klimabedingungen, sind allerdings noch nicht in wichtigen Regionen wie den
Tropen durchgeführt worden, und aufgrund der geringen Zahl sind die
Ergebnisse insgesamt mit Vorsicht zu genießen - aber bisher deuten alle
darauf hin, dass die Produktivität trotzt steigender
Kohlendioxid-Konzentration in einer Welt des Klimawandels zurückgehen würde.
So einfach, wie die Skeptiker es sich vorstellen, sind die Zusammenhänge
jedenfalls nicht.
Dabei sind übrigens auch die mit Trockenheit besser
zurechtkommenden C4-Pflanzen (siehe folgenden Abschnitt) keine Hilfe: Sie
sind im Durchschnitt für die Ernährung von Mensch und Tier schlechter
geeignet, und unter den wichtigen Nahrungspflanzen gehören nur Mais, Sorghum
und Zuckerrohr zu den C4-Pflanzen.
Von der C3- und der C4-Fotosynthese
Im Detail ist der Calvin-Benson-Zyklus ein komplexer
Vorgang: Das Kohlendioxid wird durch eine Enzym namens
Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase (ein Name, der selbst Wissenschaftlern
zu lang ist und daher gerne zu Rubisco abgekürzt wird) an
einen Kohlenstoffakzeptor mit 5 Kohlenstoffatomen namens
Ribulose-1,5-bisphosphat gebunden, das Zwischenprodukt zerfällt dann sehr
schnell zu 2 Molekülen mit 3 Kohlenstoffatomen namens 3-Phosphoglycerat. Da
diese erste fassbare Zwischenstufe 3 Kohlenstoffatome besitzt, spricht man
bei dieser Grundform der Fotosynthese auch von der “C3-Fotosynthese”. Aus
zwei Molekülen 3-Phosphoglycerat wird der Zucker Glucose gebildet, aus zehn
Molekülen 3-Phosphoglycerat wird Ribulose-1,5-bisphoshat regeneriert.
Der Calvin-Benson-Zyklus (der
Weg vom Triosephosphat zur Glucose gehört
nicht mehr hierzu, wurde aber
zur Verdeutlichung hier eingefügt. Neben
der Bildung von Glusose sind die
Triosephosphate auch Ausgangsstoff
für Fette, Fett- und Aminosäuren).
Abbildung verändert nach >>
wikipedia,
Stichwort Calvin-Zyklus
(abgerufen 25.7.2011). Gemeinfrei.
Das Enzym Rubisco hat jedoch eine Schwäche: Es kann nicht gut zwischen
Sauerstoff und Kohlendioxid unterscheiden. Gelegentlich bindet es statt
Kohlendioxid daher Sauerstoff an das Ribulose-1,5-bisphosphat, und daher
sinkt bei steigendem Sauerstoffgehalt in der Luft die Fotosynthese. Dieser
Vorgang heißt Fotorespiration. Rubisco ist vermutlich bereits in der
sauerstofffreien frühen Zeit der Geschichte des Lebens entstanden, damals
spielte diese Schwäche keine Rolle; besonders starke Auswirkungen muss die
Fotorespiration in Zeiten hohen Sauerstoffgehalts wie etwa im Karbon (>>
hier)
gehabt haben. So haben die Pflanzen denn auch einen Ausweg erfunden, der
eigentlich ein Umweg ist - die “C4-Fotosynthese”. Bei dieser wird das
Kohlendioxid durch das Enzym PEP-Carboxylase an ein Molekül mit 3
Kohlenstoffatomen, das Phosphoenolpyruvat (PEP) gebunden; über eine
Zwischenstufe entsteht als erstes stabiles Zwischenprodukt Malat (ein
Molekül mit vier Kohlenstoffatomen, daher C4-Fotosynthese). PEP-Carboxylase
kann im Unterschied zu Rubisco zwischen Sauerstoff und Kohlendioxid
unterscheiden; das entstehende Malat “füttert” dann Rubisco mit
Kohlendioxid, und dann setzt der Calvin-Benson-Zyklus ein. Dieses Umweg
kostet Energie (die Herstellung von PEP verbraucht ATP), lohnt sich aber bei
hohen Sauerstoff- und niedrigen Kohlendioxidkonzentrationen dennoch, da
dadurch die Fotorespiration vermieden und so die Fotosyntheserate erhöht.
C4-Pflanzen haben auch Vorteile bei trockenem Klima, da Pflanzen bei
Trockenheit ihre Spaltöffnungen zum Schutz gegen Wasserverluste schließen
müssen, und dadurch weniger Kohlendioxid aufnehmen können.
>>
Zur Biomasseproduktion durch die Fotosynthese siehe hier und unten
Die Erzeugung von ATP
Wir hatten oben gesehen, dass die Energie der Redoxreaktionen zwischen
dem Photosystem II und I dazu genutzt wird, Protonen durch eine Membran zu
pumpen. Dadurch entstehen an der Membran eine Spannungsdifferenz und ein
Konzentrationsunterschied. Um diesen Unterschied auszugleichen, sind die
Protonen “bestrebt” (eine Folge des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik -
Ladungs- und Konzentrationsunterschiede stellen “Ordnung” dar, und geordnete
Systeme streben zur “Unordnung”), wieder zurück auf die andere Seite zu
gelangen. Dies können sie mit Hilfe des Enzyms ATP-Synthase,
das die Energie aus dem Fluss der Protonen analog einer Wassermühle zur
Herstellung von ATP nutzt. In Chloroplasten ergeben 14 Protonen drei ATP.
(Mit diesem Mechanismus wird auch ATP aus dem Abbau von Nahrungsstoffen
erzeugt. Für die Aufklärung dieser “chemiosmotischen Koppelung”
erhielt der britische Biochemiker Peter Mitchell im Jahr 1978 den Nobelpreis
für Chemie.)
Thema Energie II - Fotosynthese und globale Energieflüsse
Welcher Anteil der Sonnenenergie wird von der Fotosynthese in
Pflanzenmasse umgewandelt? Der Antwort auf diese Frage kann man sich auf
zwei Wegen annähern: Zum einen kann man die Energieumwandlung während der
Fotosynthese betrachten, zum anderen versuchen, die globale Produktion von
Pflanzenmasse zu messen.
Fangen wir mit der ersten Möglichkeit an, der Energieumwandlung während
der Fotosynthese: Die Energie für die Lichtreaktion stammt aus der
Sonnenstrahlung; Sonnenstrahlung besteht aus Lichtquanten (>>
mehr). Deren
Energiegehalt hängt von der Wellenlänge des Lichts ab; die fotosynthetisch
aktive Strahlung (also die, die die Lichtreaktionen antreibt) hat eine
Wellenlänge von 400 bis 700 Nanometern, Lichtquanten eines
Durchschnittswerts von 550 Nm einen Energiegehalt von 3,61 x 10-19 J
(52).
Für die Fixierung eines
mols
Kohlendioxid werden nach experimentellen Befunden 9 - 10 mol Photonen
gebraucht, und diese haben einen Energiegehalt von 2.065 kJ. Der
Energiegewinn des in Zucker gebundenen Kohlenstoffatoms im Vergleich zum
Kohlendioxid beträgt 465 kJ, damit beträgt die Wirkungsgrad dieses Prozesses
465/2.065 = 0,225 oder 22,5 Prozent. Dieser Wert gilt aber nur die
fotosynthetisch aktive Strahlung der oben genannten Wellenlänge, die nur
etwa 43 Prozent der gesamten Sonnenstrahlung ausmacht; vom Sonnenlicht
insgesamt können daher maximal (22,5 x 0,43) etwa 10 Prozent genutzt werden.
In der Praxis werden auch diese Werte nicht erreicht: Ein Teil der Photonen
wird von den Blättern reflektiert, andere treffen nicht auf ein Photosystem,
ein Teil der angeregten Elektronen kann von den Enzymen nicht sofort
verarbeitet werden und die Energie geht als Abwärme verloren, ein Teil der
Energie wird durch die Fotorespiration verbraucht. Im besten Fall erreichen
Pflanzen kurzfristig bei optimalen Bedingungen daher einen Wirkungsgrad von
der Umwandlung von Sonnenlicht in gespeicherte chemische Energie
(Nettofotosynthese) von 6 bis 8 Prozent.
Optimale Bedingungen sind aber selten, auf großen Teilen der
Erdoberfläche sind Wassermangel oder zu niedrige/zu hohe Temperaturen
limitierende Faktoren, anderswo, etwa im Amazonas-Regenwald, die
Mineralienzufuhr. Daher liegt der im Durchschnitt von der Fotosynthese in
chemische Energie umgewandelte Anteil der Sonnenenergie eher bei 1,5
Prozent.
Bestätigt wird dieser Wert vom anderen Ansatz, die Messung der weltweiten
Produktion von Biomasse. Diese wird auf verschiedene Weisen in drei
gebräuchlichen Einheiten ermittelt - Trockenmasse (Biomasse ohne das darin
enthaltene Wasser), enthaltener Kohlenstoff oder Energiegehalt (mit
folgenden Umrechnungsfaktoren: 2,2 Tonnen Trockenmasse entsprechen etwa 1
Tonne Kohlenstoff und 38,5 GJ Energie).
Gemessen werden kann die Bruttoprimärproduktion - die gesamte mittels
Fotosynthese in einem Jahr produzierte Pflanzenmasse (entsprechend der oben
genannten Nettofotosynthese), die Nettoprimärproduktion - hier wird von der
Bruttoprimärproduktion der Eigenverbrauch der Pflanzen abgezogen (die
Zellatmung, die nicht mit der Fotorespiration während der Fotosynthese
verwechselt werden darf - die Zellatmung treibt die Lebensvorgänge der
Pflanze an, >>
mehr),
oder die Nettoproduktion von Ökosystemen, bei der von der
Nettoprimärproduktion noch der Verbrauch durch die in einem Ökosystem
lebenden Mikroben und Tiere abgezogen wird.
Am gebräuchlichsten ist die Nettoprimärproduktion (NPP). Solche globalen
Werte können allerdings selbst mit modernen Satellitentechniken (53)
nicht sehr genau gemessen werden; genaue Messungen am Boden zeigen
regelmäßig höhere Werte als die Satellitenmessungen. Hier liegt ein
Unsicherheitsfaktor, die jährliche Nettoprimärproduktion könnte also höher
liegen als die durchschnittlich 55 Gigatonnen Kohlenstoff (121 Gigatonnen
Trockenmasse) an Land und 48,5 Gigatonnen Kohlenstoff (107 Gigatonnen
Trockenmasse) im Ozean, die sich aus Satellitenmessungen ergeben. Die
Bruttoprimärproduktion oder Nettofotosynthese beträgt global etwa das
doppelte der Nettoprimärproduktion, Algen und Pflanzen produzieren also
mindestens 456 Gigatonnen Trockenmasse im Jahr, dem entspricht ein
Energieinhalt von 8.000 EJ oder einer durchschnittlichen Leistung der
Fotosynthese von 250 TW
(54)
- das ist ein Vielfaches dessen, was die Menschheit an technischer Energie
produziert (>>
hier).
>>
Thema Energie III - Energieflüsse des Ökosystems Erde
Bionik I - Die Arbeit am künstlichen Blatt
(>> Bionik)
Die Natur hat mit der Fotosynthese etwa erfunden, war wir Menschen gerne
könnten: Sie nutzt die Sonnenenergie, um damit umweltfreundlich Energie
herzustellen. Der Mechanismus ist kompliziert, und unterscheidet sich damit
von der Photovoltaik, dem technischen Weg, aus Sonnenlicht Strom zu
erzeugen, der eigentlich ganz einfach ist (>>
hier) und - abgesehen von den Elektronen - ohne bewegte Teile auskommt.
Solarzellen haben zudem einen höheren Wirkungsgrad als Pflanzen, sie können
über 20 Prozent - und im Labor bereits 40 Prozent - der im Sonnenlicht
enthaltenen Energie in Strom umwandeln. Aber Solarzellen sind auch aufwändig
in der Herstellung und gefährlich als Abfall, Pflanzen dagegen wachsen von
alleine und sind essbar. Kein Wunder also, dass die Fotosynthese viele
Forscher anregt, die an neuen Formen der Energiegewinnung arbeiten.
Interessant ist dabei vor allem die Nutzung von einfachen Farbstoffen statt
teurer Siliziumkristalle, um aus Sonnenlicht Strom zu erzeugen, und die
Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, gilt Wasserstoff doch als
idealer Energiespeicher einer Zukunft, die auf erneuerbare Energien setzt
(>>
hier). Beide Forschungsrichtungen zeigen erste Erfolge: Für seine
Arbeiten an Solarzellen, die mit Farbstoffen arbeiten, erhielt der Schweizer
Chemiker Michael Grätzel im Jahr 2010 den Millennium-Technologie-Preis (>>
hier, den Preis nannte die Zeitschrift GEO “eine Art Nobelpreis für
Ingenieure); an der Spaltung von Wasser nach dem Vorbild der Fotosynthese
arbeitet eine Arbeitsgruppe unter dem Chemiker Daniel Nocera am
Massachusetts Institute of Technology (MIT), mehr: >>
MIT >>
Technology Review,
(beide englischsprachig). Andere Forscher arbeiten bereits daran, Noceras
Katalysator mit Solarzellen oder besser noch einfachen Farbstoffen zu einem
“künstlichen Blatt” zu verbinden. Die amerikanische Chemikerin Angela
Belcher hofft sogar, diese künstlichen Blätter von Viren herstellen lassen
zu können (>>
mehr), die lichtfangende Farbstoffe und wasserspaltende Katalysatoren
auf engsten Raum zusammenbringen. Im Labor funktioniert das schon, jedoch
mit einem für die praktische Anwendung viel zu teuren Katalysator. Auch die
EU fördert Projekte zur solaren Wasserstofferzeugung (>>
hier).
