Spinat als Energiequelle für Laptops

Forscher nutzen Photosynthese zur Stromerzeugung

Welche Kraft in Spinat steckt weiß nicht nur Popeye – sie könnte auch für Computer genützt werden. Forscher aus den USA haben elektrische Zellen kreiert, die von Pflanzenproteinen angetrieben werden. Die biologischen Solarzellen, die Licht in elektrisch Energie konvertieren, sind effizient und billig zu produzieren, erklärt der Forscher Marc Baldo vom Massachusetts Institute of Technology. Sie könnten sogar zur Beschichtung und zum Antrieb von Laptops verwendet werden, indem sie eine transportable Quelle für grüne Energie bereitstellen.

Baldos Team hat eine Auswahl von photosynthetischen Proteinen aus Spinat isoliert und sie dann zwischen zwei Schichten aus leitfähigem Material eingelegt. Schien Licht auf die kleine Zelle, wurde elektrischer Strom generiert. Die Proteine stammen aus den Chloroplasten von Spinatblättern. Diese sind kleine Strukturen, die den Pflanzen helfen, Licht in Energie zu konvertieren. Wenn die Reaktion abläuft, bewegen sich die Elektronen und erzeugen so Strom.

Die Extraktion der Proteine war aber nicht leicht. Die Moleküle sind empfindlich und neigen dazu, aufzuhören zu arbeiten, wenn sie aus ihrer natürlichen Umgebung entfernt werden. Also haben die Forscher sie konserviert, indem sie sie mit seifen-ähnlichen Molekülen gemischt haben, die Peptid-Tenside genannt werden. Die schützenden Moleküle formten ein Schutzschild um die Energie-produzierenden Proteine, und spielten ihnen auf diese Art vor, sie seien nach wie vor Teil der Pflanze.

Die Proteine wurden mit einem dünnen Goldfilm beschichtet, an dem eine Schicht von transparentem, elektrisch leitendem Metall befestigt war, und bedeckten sie dann mit einer Schicht aus organischem, leitfähigem Material. Wenn Licht auf das ungewöhnliche Sandwich fiel, spuckten die Proteine Elektronen aus, die sich in Form von elektrischem Strom ihren Weg in die unteren Schichten bahnten. Die Zellen dieses Prototyps bedürfen aber einer Verbesserung. Derzeit können sie Strom nur 21 Tage lang generieren, bis sie zugrunde gehen. Es braucht Alternativen, die länger aushalten. Außerdem konvertieren die Zellen nur circa zwölf Prozent der absorbierten Lichtenergie in Elektrizität. Die Forscher glauben, dass es möglich ist, eine 20-prozentige Effizienz zu erreichen, womit diese Technologie ertragsmäßig noch vor den kommerziellen Solarzellen aus Silikon liegen würde.