Erfolg auf Weg zur künstlichen Fotosynthese

Tobias Erb vom MPI-Marburg meldet Durchbruch

Der Chemiker Tobias Erb vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg hat die Fotosynthese künstlich nachgebaut. Seine Schöpfung ist ein erster Schritt auf dem Weg zur synthetischen CO2-Fixierung in lebenden Zellen, zehnmal effizienter als die Natur und könnte helfen, das Treibhausgas CO2 aus der Atmosphäre zu holen. Die synthetische Biologie schafft neue biochemische Wege für die Umwandlung von CO2. In einem synthetischen Zyklus wird aus CO2 der zentrale Baustein Acetyl-CoA generiert. Den ForscherInnen gelang es, die drei Module des Zyklus jeweils erfolgreich in lebende Bakterien einzubringen. Die Arbeit ist damit ein bedeutender Schritt zur Realisierung synthetischer CO2-Fixierungswege im Kontext lebender Zellen. weiterlesen…

Agrarwissenschaft 2.0: Künstliche Photosynthese für umweltschonende Nahrungsmittelproduktion

TUM-Forschende produzieren wichtige Aminosäure aus CO2

Die Versorgung der ständig wachsenden Weltbevölkerung mit Nahrungsmitteln und der gleichzeitige Erhalt der Umwelt stehen in einem Zielkonflikt. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben nun mit Hilfe einer Art künstlicher Photosynthese eine Methode zur synthetischen Herstellung von Nahrungseiweiß entwickelt, das vor allem in der Futterindustrie in großen Mengen nachgefragt wird, aber auch für Fleischersatzprodukte geeignet ist. Die Gruppe um Prof. Volker Sieber am TUM Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit kann in einem biotechnologischen Prozess indirekt über Methanol als Zwischenprodukt aus CO2 die Aminosäure L-Alanin, ein wesentlicher Bestandteil von Proteinen, erzeugen. weiterlesen…

1 Mio. für Arbeiten zur künstlichen Photosynthese

Marburger Max-Planck-Forscher erhält Merck Future Insight Preis

Tobias Erb, Direktor und Leiter der Abteilung „Biochemie und Synthetischer Metabolismus“ am Marburger Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, empfängt einer Mitteilung auf der MPI-Webseite vom 13.07.2022 zufolge den mit 1 Million Euro dotierten „Merck Future Insight Prize“ für seine Arbeiten, die den Weg zu einer nachhaltigeren Fixierung des Treibhausgases CO2 ebnen – hin zu einer künstlichen Photosynthese. Sie soll in Zukunft Einzug in Bioreaktoren halten, um CO2 nachhaltig als Wertstoff zu nutzen oder sogar der Außenluft entziehen zu können (negative Emissionen). (Foto: Tobias J. Erb – © Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Chris Kettner) weiterlesen…

Photokatalytische Wasserspaltung: Licht statt Strom

Neue Art von Grünem Wasserstoff

Wasserstoff könnte ein wichtiger Teil unserer zukünftigen Energieversorgung sein: Man kann ihn lagern, transportieren und bei Bedarf verbrennen. Der Großteil des heute verfügbaren Wasserstoffs entsteht allerdings als Nebenprodukt der Erdgasförderung – das kann aus Klimaschutzgründen nicht so bleiben. Grüner Wasserstoff wird heute meist durch Elektrolyse mit Erneuerbarem Strom erzeugt, also Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe von elektrischem Strom, der aus erneuerbaren Energiequellen kommt, zum Beispiel von Photovoltaikanlagen. An der TU Wien wurde einer Medienmitteilung vom zufolge eine photokatalytische Methode entwickelt, die diesen Vorgang direkter und kontrollierbarer macht. weiterlesen…

Grüner Wasserstoff nach dem Vorbild der Natur

Transregio-Sonderforschungsbereich verlängert

Das Sonnenlicht als Quelle für die klimafreundliche Energieversorgung nutzen: Lange vor großen Initiativen wie dem europäischen „Green Deal“ oder der „nationalen Wasserstoffstrategie“ hat der Transregio-Sonderforschungsbereich (SFB) CataLight mit der Entwicklung chemischer Solarenergiewandler begonnen. Das wichtigste Vorbild des Konsortiums der Universitäten Ulm und Jena ist die natürliche Photosynthese. Nach vier erfolgreichen Jahren auf dem Weg zur dezentralen Erzeugung von grünem Wasserstoff wurde einer Medienmitteilung vom folgend nun die Weiterfinanzierung des Transregio-SFBs beschlossen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB/Transregio 234 „Lichtgetriebene molekulare Katalysatoren in hierarchisch strukturierten Materialien – Synthese und mechanistische Studien“ bis 2026 mit mehr als 12 Millionen Euro. weiterlesen…

Ein großer Schritt in Richtung Entschlüsselung der Photosynthese

Atomare Schnappschüsse vom Photosystem II

Forscherinnen und Forschern der Humboldt-Universität zu Berlin, des Berkeley National Laboratory (USA) und der Uppsala University (Schweden) ist es jetzt gelungen, einen entscheidenden Schritt in der Entschlüsselung eines der wichtigsten Prozesse zum Erhalt des Lebens auf der Erde zu machen. Die Natur dient der Wissenschaft in vielen Bereichen als Vorlage für erstaunliche technologische Entwicklungen. Hierzu zählt insbesondere die Photosynthese, die in naher Zukunft eine große Rolle für neue Ansätze in der Energieversorgung spielen könnte. Allerdings ist der fundamentale Mechanismus, der aus Licht, Wasser und Kohlendioxid in Pflanzen Sauerstoff und Glucose produziert, noch nicht in allen Details entschlüsselt. weiterlesen…

Ein Schritt auf künstliche Photosynthese zu

Mittels Silber-Wolfram-Katalysatoren

Nicht nur koreanische Forscher arbeiten daran, die künstliche Photosynthese in die Realität umsetzen, um Kohlenstoffneutralität oder einen Netto-Null-Kohlenstoffemissionswert zu erreichen. Die künstliche Photosynthese ahmt die natürliche nach, indem sie Energie des Sonnenlichts zur Umwandlung von Kohlendioxid in hochwertige Verbindungen wie Ethylen, Methanol und Ethanol nutzt. Nun hat ein Forscherteam aus Seoul unter dem Titel: „W@Ag-Dendriten als effizienter und dauerhafter Elektrokatalysator für die Umwandlung von Sonnenenergie in CO unter Verwendung eines skalierbaren photovoltaisch-elektrochemischen Systems“ ein Zwischenergebnis in Applied Catalysis B: Environmental publiziert (open access). (Grafik: Kohlenstoffgestützter 3D-Silberdendrit-Katalysator auf Wolframkernbasis, BY-NC-ND 4.0 – © sciencedirect.com) weiterlesen…

Hürdenlauf zum Wasserstoff

LIKAT-Doktorand entdeckt neue Art der H2O-Spaltung

Es klingt einfach, und die Natur macht es uns vor: Grüne Pflanzen speichern Sonnenenergie, indem sie – mittels Licht und Chloroplasten – Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten. Die Forschung reizt es, auf ähnliche Weise zum Wasserstoffgas (H2) zu gelangen, denn „grün“ produziert gilt es als Protagonist einer nachhaltigen Energie- und Grundstoffwirtschaft. Jacob Schneidewind vom Rostocker Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) hat mit seiner Dissertation einen Weg dorthin gezeigt. Er deckte den Mechanismus einer neuen Art der Wasserspaltung auf, mit der die Photolyse kostengünstig möglich werden kann. (Foto: Katalysator-Wasser-Gemisch während der Photolyse im LIKAT-Labor lässt sich von Licht im blauen und gelben Spektralbereich anregen – © Jacob Schneidewind, LIKAT) weiterlesen…

„Tandem“ soll solare Wasserspaltung vorantreiben

Offenbar Fortschritt bei künstlicher Photosynthese

Um eine umweltfreundliche, klimaresiliente Wasserstoffwirtschaft zu verwirklichen, müssen wir in der Lage sein, Wasserstoff in großen Mengen nachhaltig zu produzieren. Eine Möglichkeit dazu ist die Wasserspaltung durch „künstliche Photosynthese“, ein Verfahren, bei dem Materialien, so genannte „Photokatalysatoren“, die Sonnenenergie nutzen, um aus Wasser Sauerstoff und Wasserstoff zu erzeugen. Die wichtigsten Merkmale der Wasserspaltung sind ihre Haltbarkeit und Effizienz. Ein „Tandem“ aus TiO2 und 3C-SiC, langlebige Photokatalysatoren mit einer Langzeithaltbarkeit von 100 Tagen ist deutlich länger ist als bei den meisten Photoelektroden und Photokatalysatoren – so Professor Masashi Kato vom Nagoya Institute of Technology. weiterlesen…

H2-Herstellung mit Licht und Farbstoffen

Forscherteam aus Jena und Ulm produziert metallfrei Wasserstoff

Die Gewinnung von molekularem Wasserstoff als alternativer, erneuerbarer und sauberer Energieträger ausgehend von Wasser und Licht ist ein zentrales Element der solaren Energieumwandlung und -speicherung. Ein Team des Sonderforschungsbereichs „CataLight“ der Universitäten Jena und Ulm hat neuartige organische Farbstoffe mit edelmetallfreien Katalysatormolekülen kombiniert, die unter Lichtbestrahlung in Wasser gasförmigen Wasserstoff freisetzen. In der am 22.12.2020 auf der Internetseite der Friedrich-Schiller-Universität Jena und in Chemistry Europe veröffentlichten Untersuchung heißt es, das Substitut habe einen bemerkenswerten Einfluss in Bezug auf Langlebigkeit und Wirkung nach der Anregung durch sichtbares Licht gezeigt. weiterlesen…