Chinas künstliche Photosynthese macht aus CO₂ einen wichtigen Benzin-Vorläufer

Kohlendioxid gilt als Treiber der Erderwärmung – und zugleich als unvermeidliches Nebenprodukt moderner Industriegesellschaften. Besonders dort, wo Strom allein nicht ausreicht, etwa in der Luftfahrt, der Schifffahrt oder Teilen der Chemieindustrie, bleiben flüssige Kraftstoffe auf absehbare Zeit notwendig. Eine neue Studie aus China beschreibt nun einen Weg, wie sich CO₂ mithilfe von Sonnenlicht und Wasser in nutzbare Vorprodukte von Treibstoffen umwandeln lässt. Der Ansatz verbindet Klimaschutz mit industrieller Praxis und erklärt, warum künstliche Photosynthese als möglicher Weg zu Benzin derzeit neue Aufmerksamkeit erhält.

Im Kern geht es um eine bekannte Idee mit einem neuen technischen Kniff. Pflanzen nutzen Sonnenlicht, um aus Kohlendioxid energiereiche Stoffe zu erzeugen. Dieses Prinzip technisch nachzubilden, erwies sich lange als ineffizient und schwer steuerbar. Das nun vorgestellte Verfahren überwindet eine zentrale Hürde – ohne zusätzliche Chemikalien, die verbraucht oder entsorgt werden müssten. Für die Entwicklung klimaverträglicher Treibstoffe ist das ein entscheidender Fortschritt.

Wie künstliche Photosynthese Benzin- oder Kerosin-Bausteine liefern kann

Entwickelt wurde das Verfahren von einem Team der Chinese Academy of Sciences und der Hong Kong University of Science and Technology. Im Mittelpunkt steht die Kopplung zweier Reaktionen, die technisch schwer zusammenzubringen sind: die Reduktion von Kohlendioxid und die Nutzung von Wasser als Elektronenspender.

Der Schlüssel liegt in einem Material aus silbermodifiziertem Wolframtrioxid. Es übernimmt eine Funktion, die in Pflanzen ein Molekül namens Plastoquinon erfüllt: Unter Lichteinfluss speichert es Elektronen und gibt sie kontrolliert wieder ab. So bleibt an den Reaktionsstellen genügend Ladung erhalten, um Kohlendioxid effizient umzuwandeln.

Das direkte Produkt ist Kohlenmonoxid. In der Industrie gilt es als wichtiger Ausgangsstoff für Synthesegase, aus denen sich in weiteren Schritten flüssige Kraftstoffe wie Benzin oder Kerosin herstellen lassen. Die Studie zeigt, wie sich dieser zentrale Vorläufer allein mit Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid gewinnen lässt.

Zahlen aus der Studie machen den Fortschritt greifbar

Das Verfahren bleibt nicht bei einem theoretischen Konzept. Es liefert messbare Ergebnisse, die den Effekt des Elektronenspeichers belegen:

• Pro Gramm des eingesetzten Materials entstehen etwa 1,5 Millimol Kohlenmonoxid pro Stunde. Das Gas dient als wichtiger Baustein für die spätere Herstellung synthetischer Kraftstoffe.
• Was daran neu ist: Die Ausbeute liegt rund hundertmal höher als bei vergleichbaren Verfahren ohne diesen Elektronenspeicher.
• Woher die Energie kommt: Die Reaktion läuft ausschließlich mit Sonnenlicht ab, eine externe Stromquelle ist nicht nötig.
• Welche Stoffe eingesetzt werden: Benötigt werden nur Kohlendioxid und Wasser, zusätzliche Chemikalien, die verbraucht würden, entfallen.

Erzielt wurden diese Werte mit einem Katalysator auf Basis von Cobalt-Phthalocyanin, kombiniert mit dem Wolframoxid. Entscheidend ist dabei weniger die absolute Menge als der deutliche Leistungszuwachs gegenüber bisherigen Ansätzen.

Warum der Ladungsspeicher den Unterschied macht

Chemisch betrachtet wechselt das Wolframoxid während der Reaktion zwischen zwei Oxidationsstufen. Dieser reversible Prozess stabilisiert den Ablauf und verhindert, dass Elektronen ungenutzt verloren gehen. Bislang lagen hier viele Schwächen künstlicher Photosynthese-Systeme. Der Effekt bleibt zudem nicht auf einen einzelnen Katalysator beschränkt. Auch mit anderen aktiven Komponenten steigt die Leistung deutlich. Das erhöht die Übertragbarkeit auf unterschiedliche Anwendungen.

Die Autoren sprechen von einer „bioinspirierten Strategie zur effizienten photochemischen Reduktion von Kohlendioxid“ und einem „universellen Ansatz für die Herstellung solarer Kraftstoffe“. Das Prinzip beschränkt sich nicht auf eine einzelne Speziallösung, sondern taugt als technisches Grundkonzept für verschiedene Anwendungen.

Noch handelt es sich um Laborforschung. Angaben zu Kosten, Produktionsmengen oder industrieller Umsetzung liegen nicht vor. Dennoch schließt der Ansatz eine bekannte Lücke zwischen erneuerbarer Energie und energieintensiver Industrie.

Kurz zusammengefasst:

• Sonnenlicht, Wasser und CO₂ genügen, um Kohlenmonoxid zu erzeugen – einen zentralen Vorläufer für synthetische Kraftstoffe wie Benzin, hergestellt mithilfe künstlicher Photosynthese.
• Ein bioinspiriertes Material speichert elektrische Ladung wie in Pflanzen und steigert die Ausbeute um das Hundertfache gegenüber bisherigen Verfahren.
• Der Prozess kommt ohne zusätzliche Chemikalien und externe Stromquellen aus und zeigt einen realistischen Weg, CO₂ für flüssige Kraftstoffe nutzbar zu machen, wo Elektrifizierung an Grenzen stößt.

Übrigens: Chinesische Forscher nutzen künstliche Photosynthese, um CO₂ mithilfe von Sonnenlicht in einen Benzin-Vorläufer umzuwandeln, während ein Team aus Südkorea einen anderen Weg geht und mit einem neuen Katalysator Abgas schon bei deutlich niedrigeren Temperaturen in einen wichtigen Treibstoff-Baustein verwandelt. Mehr dazu in unserem Artikel.

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