Künstliche Photosynthese: Molekül soll Treibstoff im Sonnenlicht erzeugen

Weil der Prozess von Pflanzen auf subatomarer Ebene imitiert wird, könnten Kraftstoff oder Wasserstoff bald per Photosynthese erzeugt werden.

30. September 2025 um 09:19 Uhr / Mario Petzold

Ein aus mehreren Abschnitten zusammengesetztes Molekül kann die entscheidenden Prozesse der Photosynthese nachbilden. Bild: Universität Basel/Deyanira Geisnæs Schaad

Einem Forschungsteam der Universität Basel ist die Synthetisierung eines aus fünf funktionalen Abschnitten aufgebauten Moleküls gelungen, dessen Entwicklung als wichtiger Schritt auf dem Weg zu künstlicher Photosynthese bezeichnet wird. Ziel ist es, allein mit Wasser, CO ₂ aus der Luft und Sonnenlicht energiereiche Verbindungen zu erzeugen.

Der Prozess wäre damit annähernd identisch zur natürlichen Photosynthese von Pflanzen, die aus den gleichen Ausgangsstoffen Zucker erzeugen und anschließend verbrennen. Ganz ähnlich müssten sich auch Methanol, synthetische Kraftstoffe oder Wasserstoff herstellen lassen.

Elektronenaustausch als Herausforderung

Damit die vergleichsweise geringe Energie des Sonnenlichts ausreicht, müssen gezielt Ladungen eingefangen und abgegeben werden. Nur mit diesen zwischengespeicherten Ladungen können Wasser und CO ₂ , die in großtechnischen Prozessen allenfalls sehr energieintensiv gespaltet werden, in ihre Bestandteile zerlegt werden.

Genau hier kommt das Molekül ins Spiel beziehungsweise seine fünf Abschnitte. Der mittlere fängt Licht ein und löst den Ladungsübergang aus, auf einer Seite kommt ein Elektron hinzu, das auf der anderen Seite fehlt.

Beim zweiten Lichteinfall wird der Vorgang noch einmal ausgelöst. Das Molekül besitzt damit zwei positive und zwei negative Ladungen und kann die nötigen Reaktionen ohne hohe Energiezufuhr provozieren.

Weg zum synthetischen Kraftstoff weit

Noch gibt es viel zu tun. In früheren Versuchen musste die Anregung über Pulse von Laserlicht erfolgen. Mittlerweile soll laut des Forschungsteam annähernd die Intensität des Sonnenlichts genügen, was durch das Vorgehen in zwei Schritte erst ermöglicht wurde.

Außerdem sind weitere Techniken notwendig, um gezielt Methanol oder noch komplexere Verbindungen zu erhalten. Ganz zu schweigen von der großen Menge an Anlagen, die man braucht, um Kraftstoffe in nennenswerter Menge zu erzeugen. Lohnen könnte es sich, weil diese beim Verbrennen nur noch so viel CO ₂ freisetzen, wie sie bei der vorangegangenen Photosynthese aus der Luft entnommen hatten.

Die gesamte Studie wurde frei zugänglich in Nature Chemistry veröffentlicht.