Giacomo Luigi Ciamician ist schon seit 1922 tot. Der italienische Forscher hinterließ der Menschheit allerdings einen genialen Ansatz der Chemie. Sein 1912 veröffentlichter Aufsatz gilt als Meilenstein der Naturwissenschaften. Der Ansatz ist genial. Der Mensch ahmt eines der erfolgreichsten Prinzipien der Umwandlung von Sonnenenergie in andere Energien nach. Die Photosynthese der Pflanzen unter Nutzung der Sonne ist einer der Bausteine des Lebens auf der Erde.
Bundesregierung sieht Potential und fördert
Die Bundesregierung sieht die weitere Erforschung der künstlichen Photosynthese als potenziellen Faktor einer erfolgreichen Energie- und Rohstoffwende. Zwar befinde sich die technologische Reife von künstlichen Photosynthese-Systemen derzeit überwiegend auf der Stufe des Nachweises der prinzipiellen Funktionstüchtigkeit („proof of concept“) sowie geeigneter Versuchsaufbauten im Labor. Eine wirtschaftliche Anwendung sei deshalb aufgrund zahlreicher wissenschaftlich-technischer Herausforderungen derzeit noch nicht in Sicht. Gleichwohl könnte die künstliche Photosynthese das Potential haben, neue Wege der nachhaltigen Energie- und Rohstoffversorgung zu ebnen.
Das Potential der künstlichen Photosynthese begründe sich in der Möglichkeit, Chemikalien und Kraftstoffe durch die direkte Nutzung solarer Energie zu erzeugen. Die künstliche Photosynthese könnte dadurch einen Beitrag zu einer nachhaltigen, flexiblen und dezentralen Energie- und Rohstoffversorgung liefern und somit Beiträge zur globalen Energiewende und zum Klimaschutz leisten. Um diese Chancen zu nutzen, seien weitere Innovationen und technologische Fortschritte notwendig, wobei die künftigen Verfahren unter anderem hinsichtlich Energieeffizienz, Verfahrenstechnik, Kostenvergleichbarkeit, Flächenbedarf, Auswirkungen auf Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Biodiversität zu prüfen seien. Die künstliche Photosynthese diene der Produktion chemischer Energieträger und Wertstoffe unter direkter Verwendung von Sonnenlicht als einziger Energiequelle in integrierten Apparaten und Anlagen, schreibt die Bundesregierung zur Definition. Diese Definition schließe technologische Ansätze aus, in denen Strom (Powerto- X) oder konventionelle Biomasse (Biomass-to-X) zu stofflichen Energieträgern umgewandelt werden.
Die künstliche Photosynthese sei ein Beispiel für die vielfältigen Innovationen, die aus technischen, biologischen und insbesondere bioökonomischen Ansätzen für Forschung und Entwicklung entstehen und auf ganz unterschiedlichen Wegen Anwendung finden können. Die Bioökonomie zeichne sich unter anderem durch die Vernetzung von wissenschaftlichen und technischen Disziplinen und verschiedenen Wirtschaftssektoren aus, indem Erkenntnisse über biologische Systeme und Vorgänge technologisch genutzt und weiterentwickelt werden. Dabei sei kein spezieller Weg vorgezeichnet.
Eine erfolgreiche Markteinführung von Technologien der künstlichen Photosynthese würde auch zur Schaffung neuer Arbeitsplätze führen. Da Brennstoffe aus künstlicher Photosynthese weniger stark an geologische Gegebenheiten geknüpft seien als fossile Brennstoffe, könnte prinzipiell ein höherer Teil der Wertschöpfung in Deutschland liegen. Prinzipiell könnten auch in Deutschland durch künstliche Photosynthese Brennstoffe produzieren werden. Allerdings hält die Bundesregierung es für unwahrscheinlich, dass sich durch künstliche Photosynthese erzeugte Brennstoffe über den heimischen Markt hinaus zu einem bedeutenden deutschen Exportprodukt hinaus entwickeln werden. Mit einer vergleichsweise geringen Intensität der Sonneneinstrahlung und der dichten Besiedlung besitze Deutschland als Produktionsstandort dieser Brennstoffe Nachteile gegenüber anderen Regionen in der Welt. Jedoch könne Deutschland zu einem der führenden Technologieentwickler in diesem Bereich werden. Nach Auffassung der Bundesregierung eigne sich also nicht der durch künstliche Photosynthese erzeugte Brennstoff, sondern die in Deutschland produzierte hochwertige Anlagentechnik als deutsches Exportprodukt.
Bei der Weiterentwicklung der künstlichen Photosynthese werde der industriellen Forschung in den nächsten Jahren eine steigende Bedeutung zukommen. Die durch verschiedene Ressorts geförderte Verbundforschung stelle ein geeignetes Mittel dar, um Wissenschaft und Unternehmen zusammenzubringen und dadurch den Transfer in die Anwendung zu fördern. Die Förderbekanntmachung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) vom August 2018 „CO2 als nachhaltige Kohlenstoffquelle – Wege zur industriellen Nutzung (CO2-WIN)“, bezeichnet die künstliche Photosynthese als einen Forschungsschwerpunkt. Und auch in der Förderbekanntmachung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zur angewandten nichtnuklearen Forschungsförderung im 7. Energieforschungsprogramm vom Oktober 2018 wird die künstliche Photosynthese angeführt, unterstreicht die Bundesregierung.
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