Ein künstliches Blatt im Einsatz zur Düngerherstellung

r.e.mix-Team / 29. Juni 2017 / Allgemein

Seit geraumer Zeit arbeiten Forscher daran, über das Prinzip der pflanzlichen Photosynthese natürliche Ressourcen zu schonen und zugleich Energie zu gewinnen. Die Idee: Künstliche Blätter wandeln Wasser mithilfe des Sonnenlichts in Wasserstoff und Sauerstoff um, wobei Wasserstoff zur Gewinnung von Kraftstoff eingesetzt werden kann. Ein Forscherteam aus Harvard hat nun ein künstliches Blatt entwickelt, das noch eine andere Funktion besitzt: nämlich die Produktion von Düngemitteln. Dieser neuartige Ansatz zur Herstellung von Pflanzennährstoffen könnte vor allem die Landwirtschaft in ärmeren Ländern der Welt vorantreiben.

Ein künstliches Blatt mit viel Potenzial

Das erste künstliche Blatt wurde im Jahre 2011 an der Harvard University von Daniel Nocera entwickelt. Dieses kann mithilfe der Aufnahme von Sonnenlicht über eine chemische Reaktion Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff teilen. Unter Zuführung eines Bakteriums, das Kohlendioxid aus der Luft aufnimmt und gleichzeitig den zuvor erzeugten Wasserstoff verbraucht, ist es erstmals möglich, mithilfe eines bionischen Blattes flüssigen Brennstoff herzustellen.

Doch die Erzeugung von Treibstoff war nur der erste Schritt. Es wurden auch Blätter entwickelt, die unterschiedliche chemische Endprodukte wie zum Beispiel Medikamente oder Pestizide hervorbringen können. Das neueste Projekt des Forscherteams aus Harvard: Die Produktion von Düngemitteln.

Gleicher Ansatz – neues Endprodukt

Grundlage für das neue Anwendungsgebiet des künstlichen Blattes ist zunächst exakt dieselbe chemische Reaktion, nämlich die Teilung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Im Gegensatz zur Produktion von Brennstoff kommt bei der Herstellung von Dünger allerdings ein anderes Bakterium zur Anwendung, das neben dem vom Blatt erzeugten Wasserstoff gleichzeitig Stickstoff aus der Luft absorbiert und eine Art Biokunststoff entstehen lässt. Dieser wird im Weiteren vom Bakterium in Ammoniak – eine chemische Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff – verwandelt, welches wiederum als Grundlage für die Produktion von Düngemittel dient.

Erste Tests mit positiver Bilanz

Daniel Noceras Team hat das innovative System zur Herstellung von Düngemittel bereits ersten Tests unterzogen und die Menge an Ammoniak analysiert, die auf diese Weise erzeugt werden kann. Den offensichtlichen Beweis für die Vorteile der Düngemittel-Erzeugung mithilfe des bionischen Blattes und des Bakteriums konnten aber erst selbst gezüchtete Radieschen erbringen: Über fünf Erntezyklen hinweg wurde den Gewächsen das über das künstliche Blatt erzeugte Ammoniak zugefügt. Das Ergebnis: Das Gewicht der Radieschen nahm deutlich zu und lag um 150 Prozent höher als das der Vergleichsgruppe nicht behandelter Radieschen.

Vor allem in Entwicklungsländern, in denen die nötigen Ressourcen für die Bewirtschaftung der Felder fehlen und auch nicht auf eine regelmäßige Lieferung von Düngemitteln zurückgegriffen werden kann, wäre die so zu gewinnende Eigenproduktion von Dünger ein immenser Fortschritt.

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