Künstliche Fotosynthese könnte eines Tages ein wichtiger Bestandteil der Chemiebranche sein. Denn sie nutzt heutige Abfallprodukte.
Forscher der Nagoya University haben eine neuartige Methode zur künstlichen Fotosynthese entwickelt, die organische Abfälle und Wasser in Energie und Chemikalien umwandeln kann. Ihr Verfahren, auch APOS (Artificial Photosynthesis for Organic Synthesis) genannt, könnte einen bedeutenden Schritt hin zu einer nachhaltigen chemischen Produktion darstellen.
Natürliche Fotosynthese ist der Prozess, mit dem Pflanzen Sonnenlicht, Wasser und CO2 nutzen, um Energie in Form von Glukose zu speichern. Künstliche Fotosynthese versucht, diesen Prozess nachzuahmen, um saubere Energie und chemische Verbindungen zu gewinnen.
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Künstliche Fotosynthese für nachhaltige Chemikalien
Das APOS-Verfahren hebt sich von bisherigen Ansätzen ab. Statt nur CO2 zu nutzen, werden organische Abfälle und Wasser verarbeitet, um Treibstoffe, pharmazeutische Produkte und andere Chemikalien herzustellen. Den Forschern zufolge entstehen dabei keine unerwünschten Nebenprodukte wie CO2.
Der Grund: zwei spezielle Halbleiter-Photokatalysatoren. Diese treiben die Spaltung von Wasser und die Umwandlung organischer Stoffe in nutzbare Chemikalien an. In ihren Experimenten gelang es den Wissenschaftlern, aus verschiedenen organischen Ausgangsstoffen mehr als 25 verschiedene Alkohol- und Ether-Verbindungen herzustellen.
Darunter waren auch chemische Bestandteile von Antidepressiva und Medikamenten gegen Heuschnupfen. Zudem konnten sie ein bereits existierendes Arzneimittel zur Senkung von Blutfettwerten modifizieren, um neue Anwendungsmöglichkeiten zu erforschen. Den Forschern gelang es außerdem, Energie mithilfe ihres Verfahrens zu generieren.
Nutzung von Nebenprodukten aus der Industrie macht die Methode nachhaltig
Ein weiterer Vorteil von APOS ist die Möglichkeit, industrielle Nebenprodukte sinnvoll weiterzuverwenden. Beispielsweise nutzten die Forscher Acetonitril, das als Abfallprodukt bei der Herstellung von Kunststoffen und Kohlenstoff-Nanofasern anfällt, und verwandelten es in nützliche Chemikalien.
Die neue Methode könnte nicht nur die Herstellung von Medikamenten, Agrarchemikalien und Treibstoffen nachhaltiger machen. Sie könnte auch helfen, Abfallstoffe in wertvolle Produkte umzuwandeln, ohne dabei CO2 freizusetzen. Die Forscher sehen APOS als den Beginn einer neuen Ära der grünen Chemie, die auf erneuerbare Energien wie Sonnenlicht setzt.
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