Künstliches Blatt erzeugt aus Sonnenlicht Kraftstoff

Fossilfreie Kraftstoffe sind neben der Elektromobilität ein wichtiger Bestandteil der Mobilitäts- und Energiewende. Forschern der Universität Cambridge ist es nun gelungen, diese Kraftstoffe ohne den Einsatz von Biomasse herzustellen. Mithilfe eines künstlichen Blattes konnten Wasser und CO2 durch Sonnenlicht in Ethanol und Propanol umgewandelt werden. Die Wissenschaftler haben eine Technologie entwickelt, bei der CO2 und Wasser durch Photosynthese in die Multikohlenstoffalkohole Ethanol und Propanol umgewandelt werden. Die Produktion dieser flüssigen Kraftstoffe erfolgt dabei mithilfe von Sonnenlicht in einem künstlichen Blatt. Diese sollen direkt als Drop-in-Kraftstoffe in Fahrzeugmotoren verwendet werden können.

Bislang konnten mit künstlichen Blättern lediglich einfache Chemikalien wie Synthesegas hergestellt werden. Dabei handelt es sich um eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die in der Kraftstoff-, Pharmazie- und Kunststoffproduktion Verwendung findet. Die Forscher haben jedoch das künstliche Blatt weiterentwickelt, um direkt sauberes Ethanol und Propanol ohne Zwischenschritte zu produzieren. Hierfür haben sie einen Katalysator auf Kupfer- und Palladiumbasis entwickelt und optimiert, der nun auch komplexere Chemikalien herstellen kann. Besonders faszinierend ist dabei, dass die Erzeugung mithilfe von Sonnenlicht erfolgt. Dr. Motiar Rahaman, der Hauptautor der Studie, erklärt: «Normalerweise erhält man bei dem Versuch, CO2 mithilfe eines künstlichen Blattes in ein anderes chemisches Produkt umzuwandeln, fast immer Kohlenmonoxid oder Synthesegas. Uns ist es jedoch gelungen, allein mit der Kraft der Sonne einen praktischen flüssigen Kraftstoff herzustellen. Dieser Fortschritt eröffnet uns aufregende neue Möglichkeiten.»

Die neue Technologie könnte ein bedeutender Baustein für die Herstellung sauberer Kraftstoffe sein. Obwohl Bioethanol als saubere Alternative zu Benzin beworben wird, ist es aufgrund seiner pflanzlichen Herkunft dennoch umstritten. Die USA zählen zu den größten Bioethanolproduzenten weltweit. Laut dem US-Landwirtschaftsministerium werden bis zu 45 Prozent des angebauten Mais für die Bioethanolproduktion verwendet. In Deutschland liegt dieser Wert bei 36 Prozent. Die Anbauflächen für Energiepflanzen nehmen laut der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe 13 Prozent der landwirtschaftlich genutzten Flächen ein. Daher stößt diese Technologie auf Kritik, da sie landwirtschaftliche Flächen beansprucht, die stattdessen für die Nahrungsmittelproduktion genutzt werden könnten. Mit der neuen Technologie der künstlichen Blätter wäre die Bereitstellung solcher Biomasse in diesem Ausmaß nicht mehr erforderlich.

Derzeit befindet sich die Technologie noch im Laborstadium und das Gerät dient lediglich als Proof of Concept mit begrenzter Effizienz. Dennoch funktioniert es. Die Forscher arbeiten nun an der Optimierung. Zum einen soll der Lichtabsorber verbessert