Französische Wissenschaftler haben einen Kaktus angezapft und die bei der Fotosynthese gewonnene Energie in Strom umgewandelt. Normalerweise entstehen in einer Pflanze bei Lichteinfall Sauerstoff und der chemische Energielieferant Glukose. Enzyme in den Elektroden der Forscher erlauben es jedoch, die chemische in elektrische Energie zu transformieren. Die Technik könnte eines Tages sauberen Strom erzeugen, doch noch geht es den Forschern vor allem darum, den Ablauf der Fotosynthese besser zu verstehen.
Angezapfter Kaktus | Elektroden, die mit Enzymen präpariert wurden, erlauben es, durch Fotosynthese Strom zu erzeugen. Dazu werden die bei der Reaktion in der Pflanze erzeugten Substanzen reduziert und oxidiert. Stellt man das Licht an, fließt ein wenig Strom.
Victoria Flexner und Nicolas Mano von der Université de Bordeaux verwendeten ein Enzym, das darauf spezialisiert ist, Glukosemoleküle chemisch zu oxidieren, und ein weiteres, das Sauerstoff zu Wasser reduziert. Dabei werden Elektronen freigesetzt beziehungsweise eingefangen. Je eines der Enzyme betteten sie in Anode und Kathode ein, als Trägermaterial diente eine gelartige Substanz, die den Kontakt zu metallenen Stromleitern herstellte.
Die so vorbereiteten Elektroden implantierten sie in die Oberfläche eines Kaktus. Schalteten sie dann das Licht einer Schreibtischlampe ein, stieg der Stromfluss, und er sackte wieder ab, wenn das Licht ausging. Vom Prinzip her ähnele ihr Versuchsaufbau einer "biologischen Brennstoffzelle", bei der ebenfalls durch gleichzeitige Reduktions- und Oxidationsprozesse Strom erzeugt wird. Mit dem Anzapfen des Kaktus ließ sich allerdings keine nennenswerte oder praktikable Leistung erzeugen.
Wie Flexner und Mano schreiben, sei ihr eigentliches Ziel ein anderes gewesen: Die Enzymelektroden sollen als empfindliche Sensoren für die Molekülkonzentrationen innerhalb der Pflanze dienen. Auch wenn die Vorgänge während der Fotosynthese bereits gut verstanden seien, könne man die Reaktionsprodukte bislang nur indirekt messen. Setzt man die Elektroden hingegen als Sensoren ein, würden Veränderungen im Stromfluss nahezu verzögerungsfrei mitteilen, wie viel Glukose und Sauerstoff in den Pflanzen entstehe.
Dass die Forscher ausgerechnet einen Kaktus als Versuchsobjekt verwendeten, habe einen einfachen Grund: Der fleischige Körper des Gewächses ist robust genug, um die Elektroden zu tragen, und obendrein sehr wasserhaltig, was die Leitfähigkeit erhöhe. (jd)
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