Von der Natur inspiriert: Künstliche Blätter helfen dem Klima

Das grüne Laub kann etwas ganz Besonderes: Es produziert Wasserstoff aus Sonnenlicht. Das können nur Pflanzen und einige Bakterien. Nur Pflanzen? Nein, nicht ganz! Weltweit arbeiten Forscherinnen und Forscher daran, eine Art künstliches Blatt herzustellen, mit dem sie die Arbeit des Grünzeugs nachahmen.

Einer davon ist Professor Thomas Hannappel an der TU Ilmenau. Auch er hat das Vorbild vor Augen. "Seit Millionen Jahren machen Pflanzen das ganz hervorragend - mit relativ kleiner Effizienz, aber dafür bestechen sie mit viel Wachstum", sagt Hannappel. "Die Idee ist, dass man zwei Bestandteile hat: auf der einen Seite Licht - also einen Wärmestrom, der von der Sonne kommt - und auf der anderen Seite Wasser. Man spaltet das Wasser dann in seine Bestandteile auf: in Wasserstoff und Sauerstoff - und zwar auf direktem Wege, also ohne einen Umweg über elektrische Leitungen oder so. Man redet auch von einem künstlichen Blatt. Man legt es ins Wasser und sobald Licht darauf fällt, sprudelt auf der einen Seite Sauerstoff und auf der anderen Seite Wasserstoff."

Und dieser Stoff ist sehr begehrt. Einmal als Treibstoff. So ist er schon lange der Kraftstoff der Raketen, der auch die Ariane 5 in den Weltraum puscht. Seit einigen Jahren fahren sogar Züge, Lastenräder und SUVs mit Wasserstoff und jetzt auch Rennwagen. Denn der entscheidende Vorteil: Es entsteht kein klimaschädliches Kohlendioxid, es tröpfelt nur wieder reines Wasser aus dem Auspuff heraus.

Jetzt wissen die Forscher zwar, wie sie so ein künstliches Blatt bauen, aber es ist noch viel zu teuer, als dass es auch verkauft werden kann und es geht zu schnell kaputt.

Professor Markus Antonietti vom Max-Planck Institut sucht nach einfachen und haltbaren Materialien für diese nachgebauten Blätter, denn auch wenn es schon technisch funktioniert, es hapert an der Wirtschaftlichkeit. "Alles, was wir technisch tun, muss nicht nur einfach sein, sondern extrem preiswert, das heißt so eine künstliche Photosynthesemaschine muss zehn Jahre halten und dann hat man noch keinen Cent verdient. Da hat man nur die Welt gerettet", erklärt Antonietti. "Das ist das eigentliche Problem. Die bisherigen Ansätze waren sehr aufwendig und modellhaft, aber wir müssen die Einfachheit entdecken."

Professor Antonietti rechnet damit, dass sie in 15 Jahren mit der künstlichen Photosynthese so weit sind, dass sie kommerziell genutzt werden kann, um damit Wasserstoff herzustellen. Und vielleicht nützen die künstlichen Blätter dann nicht nur der Industrie, die ebenfalls viel Wasserstoff braucht. Die Blätter können sehr klein und dezentral hergestellt werden. Da wäre so ein künstliches Blatt auch für den Hausgebrauch auf einem Hausdach vorstellbar, meint Professor Hannappel.

Er hält den Weltrekord, denn sein künstliches Blatt nutzt die Sonnenenergie mehrere hundertmal besser als die Natur. Aber er muss noch an der Stabilität arbeiten, im Labor hält es nur 100 Stunden durch. Doch auch wenn das wenig klingt, es ist die Energie der Zukunft, denn wenn das Erdöl irgendwann verbraucht ist, scheint die Sonne noch immer.

Katja Engel