Geheimnisse der künstlichen Photosynthese entschlüsseln

Dr. Jacob Schneidewind untersucht die Wasserspaltung mit blauen Licht. Ziel eines neuen Forschungsprojekts ist es, künstliche Chloroplasten zu entwickeln und mit ihnen Photosynthese zu betreiben, um so Wasserstoff zu gewinnen.
Foto: Jens Meyer/Uni Jena

Nachwuchs-Forschungsgruppe um Dr. Jacob Schneidewind von der Friedrich-Schiller-Universität Jena startet neues Projekt zur Wasserstoffgewinnung.

„Unser gemeinsames Ziel ist es, künstliche Chloroplasten zu entwickeln und mit ihnen Photosynthese zu betreiben, um so Wasserstoff zu gewinnen“, sagt Dr. Jacob Schneidewind von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Es gehe darum, ein möglichst breites Lichtspektrum auszunutzen und dabei preisgünstige Ausgangsstoffe einzusetzen. Der Chemiker forscht am Zentrum für Energie und Umweltchemie (CEEC Jena) der Friedrich-Schiller-Universität. Sein neues Forschungsprojekt „Zwei-Photonen Wasserspaltung für die Realisierung gekoppelter Photokatalyse“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit 325.000 Euro gefördert. Das Projekt ist Teil des Sonderforschungsbereichs und Forschungsverbundes „CataLight“, der an den Universitäten Jena und Ulm koordiniert wird. Das Projekt startet im Juli 2024.

Mit Hilfe des Sonnenlichts soll Wasserstoff erzeugt werden

„In den Blättern von Grünpflanzen wechselwirken im Prozess der Photosynthese immer mehrere Moleküle miteinander“, sagt Jacob Schneidewind. Diese Moleküle müssten sich aber zunächst einmal finden. In den konstruierten „Blättern“ sollen die Moleküle deshalb so angeordnet werden, dass die Suche nach einem Reaktionspartner wegfällt. Jacob Schneidewind spricht von Prä-Organisation der Moleküle im Reaktor. Es gehe darum, für die Reaktion maßgeschneiderte Polymere einzusetzen, die diese Prä-Organisation erzeugen. Seine Forschungsgruppe profitiert dabei von Kooperationen innerhalb des Forschungsverbundes „CataLight“.

Pflanzen produzieren mit Hilfe von Sonnenlicht energiereiche Zuckerverbindungen. In ihren Blättern sind dabei die Elemente Mangan, Kalzium und Magnesium beteiligt. Hingegen soll bei der künstlichen Photosynthese Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten werden. Dazu wird in den Reaktoren bisher das Edelmetall Ruthenium als Katalysator eingesetzt. Doch weil Ruthenium selten und teuer ist, wollen Jacob Schneidewind und sein siebenköpfiges Team es durch alternative Materialien wie Eisen ersetzen. Eisen wäre günstig und einfach verfügbar.

Gleichzeitig geht es darum, das Spektrum des Lichts zu erweitern, das bei der Reaktion als Energiequelle dient. Häufig wird lediglich UV-Licht genutzt, welches nur einen kleinen Teil des Sonnenspektrums darstellt. „Die Idee ist, die unterschiedlichen Bereiche des Lichts gleichzeitig zu nutzen“, sagt Schneidewind. Denkbar seien dann Anlagen, bei denen Polymer-Folien hinter Glas von Wasser durchströmt und dem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Der dabei aufsteigende Wasserstoff müsste nur noch aufgefangen werden.

Was einfach klingt, ist kompliziert umzusetzen. Anders gesagt: „Die Pflanzen haben bei der Photosynthese einen Vorsprung von etwa drei Milliarden Jahren“, sagt Jacob Schneidewind. So lange ist es her, dass einfache Einzeller begannen, mit dieser eleganten Weise ihre Energieprobleme zu lösen. Die Feinheiten dieses Prozesses müssen nun weiter entschlüsselt werden, um eine effiziente Energiequelle zu kreieren.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Jacob Schneidewind
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
Center for Energy and Enviromental Chemistry Jena (CEEC Jena)
Philosophenweg 7a, 07743 Jena
Telefon: 03641 / 948561
E-Mail: jacob.schneidewind@uni-jena.de

https://www.uni-jena.de/258412/die-geheimnisse-der-kuenstlichen-photosynthese-entschluesseln

Media Contact

Stephan Laudien Abteilung Hochschulkommunikation/Bereich Presse und Information
Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Nachhaltige Elastokalorik-Klimaanlage

… soll Häuser zimmerweise kühlen und heizen. Mit der neuen Klimatechnik Elastokalorik wird es möglich, Gebäude nur über Lüftungsschlitze zu kühlen und zu heizen. Sie transportiert Wärme einfach, indem dünne…

Tumorzellen schnüren Päckchen

… mit denen sie Fresszellen zu Überläufern machen. Ein Team der Universität des Saarlandes kommt einem Protein auf die Spur, das dazu beiträgt, dass Tumoren entstehen, wachsen und leichter Metastasen…

Neues Schmerzmittel könnte Opioide langfristig ersetzen

Forschende der JGU finden einen Naturwirkstoff, der Opioide langfristig ersetzen und die Opioidkrise mildern könnte. Opioide gehören zu den am längsten bekannten Naturstoffen mit pharmakologischer Wirkung und sind hervorragende Schmerzmittel….

Partner & Förderer