Kraftwerk im Blattwerk (Artikel MaxPlanckForschung)

Ein genialer Einfall der Natur: Die Fotosynthese macht höheres Leben erst möglich. Und sie könnte auch noch mehr zur Lösung künftiger Energieprobleme beitragen – wenn sie sich optimieren ließe. Daran arbeiten Ulrich Hartl und Manajit Hayer-Hartl am Max-Planck-Institut für Biochemie.
Text: Harald Rösch

Die Solaranlage des Tabaks: Einer von bis zu 100 Chloroplasten aus der Zelle eines Tabakblattes. Sein Inneres ist von Stapeln flacher Membranscheiben angefüllt (fadenförmige Strukturen), in denen sich der Fotosynthese-Apparat befindet. Chloroplasten besitzen wie die Mitochondrien eigenes Erbgut (helle Flächen).

Mal ehrlich – denken Sie beim Anblick einer Wiese an eine Solaranlage? Sicher nicht. Dabei machen Pflanzen etwas ganz Ähnliches: Sie wandeln die Energie des Sonnenlichts in nutzbare Energie um. Durch Fotosynthese gewinnen sie aus der Energie des Sonnenlichts chemische Energie, indem sie über viele Zwischenschritte Zucker aufbauen. Diese Energiequelle zapfen wir heute schon an, sei es als Biosprit oder in Biogasanlagen.

Die Natur baut also bereits seit Jahrmillionen Solaranlagen. Schade nur, dass die natürlichen Kraftwerke so ineffektiv arbeiten. Denn Pflanzen sind Energieverschwender – zumindest was die Energiegewinnung bei der Fotosynthese angeht. Um Europas Treibstoffbedarf im Jahr 2050 mit Bioethanol oder -diesel zu decken, wären die Bundesrepublik und Frankreich zusammen als Anbaufläche nicht groß genug. Wenn sich allerdings zehn Prozent der Energie, die als Sonnenlicht auf diese Fläche fällt, in chemische Energie verwandeln ließe, würde eine Fläche von der Größe Baden-Württembergs vermutlich ausreichen.

Der Wirkungsgrad der pflanzlichen Fotosynthese liegt allerdings natürlicherweise nur bei rund fünf Prozent. Zum Vergleich: Heutige Solarzellen erreichen etwa 20 Prozent, produzieren aber keine Energieträger, die sich wie Bioethanol leicht speichern und transportieren lassen. Es gibt jedoch Organismen, die schaffen deutlich mehr als Pflanzen: So kann das grüne Schwefelbakterium Chlorobaculum tepidum mit seinen extrem effizienten Solarkraftwerken zur Lichtabsorption zehn Prozent des einfallenden Sonnenlichts in chemische Energie verwandeln.

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