14/09/2011 - Ein Team von Wissenschaftlern erhält Energie aus Wasser, Eisen und Sonnenlicht

Menéame

Dieses Metall beschleunigt die Reaktion, indem es Wassermoleküle bricht und so den Sauerstoff vom Wasserstoff trennt, der als Brennstoff verwendet wird.

Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Girona (Udg) hat es geschafft, Energie aus Wasser, Eisen und Sonnenlicht zu gewinnen. Durch Eisen und durch Sonnenlicht haben die Forscher Wassermoleküle zerbrechen und Sauerstoff vom Wasserstoff trennen können, der als Brennstoff verwendet wird.

Die Forschung hat gezeigt, dass Eisen - ein reichliches, billiges und ungiftiges Metall - als Katalysator wirkt (d. h. als Stoff, der die chemische Reaktion beschleunigt, während des Prozesses jedoch nicht verbraucht wird).

Das Chemieteam von Ihnen, das den Fund gemacht hat, wird von den Doktoren Julio Lloret und Miquel Costas geleitet. Ihr Fund wird jetzt in der Papierausgabe der Zeitschrift "Nature" veröffentlicht.

Erzeugung von Energie durch Emulgieren der Photosynthese

Die Ersetzung von Öl durch erneuerbare Energiequellen ohne CO2 ist eines der Ziele zur Verringerung des Klimawandels. Die reichlichste und sauberste Energiequelle und somit die bequemste Energiequelle ist das Sonnenlicht. Eines der Träume der modernen Wissenschaft ist daher, dass man Pflanzen nachahmen kann, die Sonnenlicht durch Photosynthese in chemische Energie verwandeln.

Zu diesem Zweck konzentriert sich einer der aktivsten Zweige der chemischen Forschung auf die Suche nach nichttoxischen Metall-Katalysatoren, die Sonnenlicht verwenden, um Wasser in Energie umzuwandeln.

Die Nutzung von Wasser bei der Durchführung dieses Prozesses hat einen Grund dafür: Es ist eine reichliche und wirtschaftliche Ressource. Wasserstoff ist auf unserem Planeten nicht isoliert, sondern bildet immer Moleküle, die mit anderen chemischen Elementen kombiniert werden.

Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen (z. B. Erdöl oder Erdgas) ist das Wasser nicht kontaminiert und nachhaltig. Das erklärt sich, weil, wenn Wasserstoff nach dem Verbrauch in die Atmosphäre geschickt wird, er mit Sauerstoff verbunden ist und Wasser erzeugt. Ein Wasser, das gleichzeitig dazu dienen wird, Wasserstoff wieder zu isolieren und als Brennstoff zu verwenden. So schließt sich der Zyklus.

Um Wasserstoff zu erhalten, führt die Reaktion dazu, dass das Wassermolekül zerbricht, um Wasserstoff vom Sauerstoff zu trennen. Ein Teil dieses Prozesses - die Sauerstoffbildung - ist wirklich schwierig und stellt das Hauptproblem dieser Technologie dar.

Dazu braucht man einen Katalysator. Die einzigen effizienten Katalysatoren basieren jedoch derzeit auf sehr giftigen und teuren Schwermetallen wie Iridium oder Rutenium. Sie sind daher nicht geeignet für eine groß angelegte Nutzung.

Eisen - ein außergewöhnlicher Katalysator

Jetzt jedoch haben ein Team von Wissenschaftlern von Ihnen bewiesen, dass Eisen auch für die Energiegewinnung geeignet ist. Die Gruppe der Bio- und Supramolekularen Chemie (QBIS) der Fakultät für Chemie der Universität hat es geschafft, Sauerstoff - und Wasserstoff - aus Wasser zu erzeugen, indem sie dieses Metall (das reichlich, billig und ungiftig ist) einsetzte.

Daher eröffnet die Arbeit einen besonders attraktiven Weg zur Entwicklung neuer Technologien zur künstlichen Photosynthese, eines der Ziele im Bereich nachhaltiger Energien. Die Forscher von Ihnen studieren derzeit, wie man diese Chemie an Systeme bindet, die Sonnenlicht erfassen können.

Die Gruppe der Wissenschaftler, die diese Forschung gefördert hat, besteht aus den Doktoren Julio Lloret, Miquel Costas und Laura Gómez sowie den Doktoranden Zoel Codolà und Isaac García-Bosch. Dieses Chemieteam hat mit dem Ingenieur Juan José Pla zusammengearbeitet.

Der Artikel über diese Arbeit, "Efficient water oxidation, catalysts based on readily available iron coordination complexes" wurde bereits in der Online-Version der Zeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht. Die Veröffentlichung gehört zur renommierten Nature-Gruppe und wird in der nächsten Ausgabe erscheinen.

Fotografie: Die Avantgarde

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