Eigentlich ist es schon seit Popeye klar: Spinat setzt ungeahnte Kräfte frei. Das bestätigt jetzt auch die US-amerikanischen Universität Purdue in West Lafayette, Indiana. Dort forschen Wissenschaftler an künstlicher Photosynthese. Ihr Vorbild: Blattspinat. Denn der verwandelt Sonnenenergie in chemische Energie – und zwar mit einem Wirkungsgrad von ganzen 60 Prozent.
Diese Leistung ist bemerkenswert. Zum Vergleich: Solarzellen schaffen, je nach Material, derzeit einen Wirkungsgrad von fünf bis 25 Prozent. Unter Laborbedingungen auch schon einmal mehr.
In der Regel gilt jedoch: Je höher der Wirkungsgrad, desto teurer die Herstellung. Selbst das als Wundermaterial für Solarzellen gepriesene Perowskit ist zwar vergleichsweise günstig, schafft aber auch „nur“ Wirkungsgrade von bis zu 20 Prozent.
Zurück zum Spinat. Die Forscher der Purdue Universität interessieren sich vor allem für die Proteine, die bei der Photosynthese arbeiten. Das Forschungsteam entnimmt dem Spinat die Proteine sorgfältig und aktiviert sie anschließend mit einem Laser.
Denn die Proteine benötigen Licht, um zu arbeiten. "Der Laser wirkt wie die Sonne. Sobald die Proteine arbeiten, wenden wir fortgeschrittene Techniken an, um zu beobachten, wie sich die elektronische Struktur der Moleküle im Prozess der künstlichen Photosynthese verändert", erklärt Physik-Professorin Yulia Pushkar.
Spinatzellen-Prototyp liefertedrei Wochen lang StromBei der Photosynthese werden Kohlendioxid und Wasser zu Sauerstoff - künstliche Photosynthese könnte mit Hilfe von Spinat Sonnenenergie direkt in erneuerbare Treibstoffe auf Wasserstoffbasis umwandeln.
Ein erster Spinatzellen-Prototyp lieferte immerhin drei Wochen lang Strom. Zwar nur mit einem Wirkungsgrad von 12 Prozent, dafür jedoch günstiger und umweltschonender als Silizium, das etwa für Solarzellen verwendet wird.
Ein Forscherteam vom Helmholtz-Zentrum Berlin und der TU Delft schaffte im vergangenen Jahr im Bereich künstlicher Photosynthese bereits einen technischen Durchbruch: Mit einer einfachen Solarzelle gelang es ihnen, fast fünf Prozent der eingefangenen Sonnenenergie direkt in Wasserstoff umzuwandeln.
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