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Forscherwettstreit bei künstlicher Photosynthese

  • 19.05.2016

Künstliche Photosynthese wird als neuer Weg gesehen, als der Sonnenstrahlung saubere Energie zu erzeugen. In Japan haben sich zwei miteinander konkurrierende Lösungen herauskristallisiert.

Foto: Flickr. DM

Titandioxid als preiswerte Basis

Auf der einen Seite gibt es ein staatlich gefördertes Projekt für die Realisierung einer kommerziellen künstlichen Photosynthese. Die 10-Jahres-Initiative wurde 2012 mit METI-Ministerium ins Leben gerufen. Das Projekt wird von Toru Setoyama von Mitsubishi Chemical geleitet. Zu den Partnern gehören die Universität Tokio und der Toiletten-Hersteller Toto.
Die Herangehensweise beruht auf Trennungsmembranen auf der Basis von Titandioxid, die unter Sonneneinstrahlung aus Wasser Sauerstoff und Wasserstoff erzeugen. Pro Quadratmeter kostet eine solche Membran nur mehrere hundert Yen, weil Titandioxid ein billiger Industrierohstoff ist.
Erste Testplatten kamen auf eine Konversionsrate von 1,1 Prozent. Pflanzen schaffen nur 0,2 bis 0,3 Prozent. Die Rate will die Projektgruppe bis zum Abschluss der Forschung im Frühjahr 2022 auf rund 10 Prozent steigern. Das würde für eine kommerzielle Produktion reichen.

Halbleiterelemente mit Silizium

Auf der anderen Seite haben mehrere Unternehmen eine Methode entwickelt, um mit der Sonneneinstrahlung auf Halbleiterelementen eine Elektrolyse zu starten und nützliche chemische Produkte zu erzeugen, darunter Ameisensäure und Ethanol. In diese Richtung forschen das Toyota Central R&D Lab, Panasonic und Toshiba.
Die Halbleiterelemente für die künstliche Photosynthese auf Silizium-Basis sind in der Herstellung ähnlich aufwendig und teuer wie Solarzellen. Laut einem Bericht der Finanzzeitung Nikkei wären sie bei gleicher Fläche etwa 100 Mal teurer als die Titandioxid-Elemente.
Dennoch wollen die Unternehmen ihre Forschung nicht aufgeben, weil die Produktionskosten höher sind. So verweist Toyota darauf, dass es in nur vier Jahren gelungen sein, die Konversionsrate von 0,04 Prozent im Jahr 2011 auf den Weltrekord von 4,6 Prozent zu steigern. Davon ist die Titandioxid-Projekt noch weit entfernt.

Chemiefabrik oder Mini-Kraftwerk

Der Richtungsstreit geht auch bei der späteren Energieerzeugung weiter. Das staatlich geförderte Projekt stellt sich als Endziel eine große Chemiefabrik vor, um große Mengen an Wasserstoff. Ethylen und andere chemische Rohstoffe für die chemische Industrie zu produzieren.
Dagegen zielen Toyota und Toshiba darauf ab, den Kohlendioxid-Ausstoß ihrer Fabriken zu verringern. Sie wollen daher kleine Systeme entwickeln, die sich zum Beispiel auf die Dächer von Fabriken montieren lassen.
Eine Annäherung zwischen den beiden Forschungsansätzen scheint zum jetzigen Zeitpunkt nicht möglich. Experten erwarten eine Kommerzialisierung der Photosynthese erst 2030. Der Wettstreit dürfte daher noch einige Jahre weitergehen, bevor die endgültige Richtung entschieden wird.

Quelle: Japanmarkt

 

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