Panorama
Pflanzenzellen

Grüne Lunge

Was ist das denn für ein Kraut? Lesen Sie hier, was dieses Grün für ein Geheimnis birgt und wie es atmet. Eins sei verraten: Ohne diese Erfindung der Natur gäbe es weder Mensch, noch Tier auf der Erde.

Hat dieses Bild eine Drohne über einer Sumpflandschaft geschossen? Nein. Sie sehen hier ins Innere eines einzelnen grünen Blatts – genauer gesagt: Sie sehen die Spaltöffnungen der Pflanzenzellen. Mit ihnen „atmet“ das Blatt: Es gibt Sauerstoff ab und nimmt Kohlendioxid auf. Das alles dient einem elementaren Prozess, der die Basis des Lebens auf Erden ist: der Photosynthese. Ohne sie wäre der Nachschub an Sauerstoff rund um den Erdball schnell erschöpft. Natürlich hätte das verheerende Folgen: Mensch und Tier ginge die Luft aus. Denn satte 99 Prozent des Sauerstoffs auf Erden stammen aus der Photosynthese. Etwa die Hälfte davon produzieren Pflanzen an Land, den Rest Algen und Einzeller. Alle Pflanzen zusammengesehen binden etwa 123 Milliarden Tonnen Kohlendioxid.

Da überrascht es schon, dass der Wirkungsgrad von Pflanzen je nach Wachstumssphase nur bei ein bis zwei Prozent liegt. Trotzdem ist der natürliche Prozess sehr effizient, durch den Pflanzen das Sonnenlicht in Bioenergie verwandeln. Dahinter stehen komplexe biochemische Vorgänge. Diese nachzuahmen, gelingt der Wissenschaft noch nicht so ganz. Doch bei der reinen Ausbeute an Sonnenlicht, also dem Wirkungsgrad, hat die Solartechnik die Blätter bereits überrundet. Mehrschicht-Solarzellen mit einer Zusatzschicht aus Perowskit-Kristallen erreichen derzeit über 27 Prozent. Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg bauen nun Strukturen des Photosynthese-Prozesses in Solarzellen ein. Schon jetzt könnte man damit den Wirkungsgrad auf bis zu 40 Prozent steigern, so die Forscher. Ein anderes Team an der TU Braunschweig präsentierte kürzlich eine Solarfolie mit fluoreszierenden Farbstoffmolekülen, die Licht schlucken und wieder abgeben. Auch dafür steht die Photosynthese Pate, schließlich fängt der Farbstoff Chlorophyll das Sonnenlicht ein. Andere Wissenschaftler wollen die bei der Photosynthese nachgeschalteten biochemischen Prozesse simulieren und Solarenergie zu nutzen, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Es bleibt abzuwarten, wer der Natur auf dem Weg zur künstlichen Photosynthese einen entscheidenden Schritt näher kommt.

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