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Photosynthese oder Fotosynthese (altgriechisch f?? phos „Licht“ und s???es?? sýnthesis „Zusammensetzung“) bezeichnet die Erzeugung von energiereichen Stoffen aus energieärmeren Stoffen mit Hilfe von Lichtenergie. Sie wird von Pflanzen, Algen- und einigen Bakteriengruppen betrieben. Bei diesem biochemischen Vorgang wird zunächst mit Hilfe von lichtabsorbierenden Farbstoffen, meistens Chlorophyllen, Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt. Diese wird dann unter anderem zum Aufbau energiereicher organischer Verbindungen – Kohlenhydrate - aus energiearmen, anorganischen Stoffen, hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid CO2 (Kohlenstoffdioxid-Assimilation) und Wasser H2O, verwendet. Da die energiereichen organischen Stoffe zu Bestandteilen des Lebewesens werden, bezeichnet man deren Synthese als Assimilation. Neben Kohlenstoffdioxid und Wasser werden auch Nitrat und Sulfat assimiliert.
Technik [Bearbeiten]
Ein Versuch, die Photosynthese für technische Anwendung nutzbar zu machen, ist beispielsweise die Grätzel-Zelle. Ziel ist es, organische Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad zur Stromerzeugung herzustellen.[89]
Algen werden in Bioreaktoren (Algenreaktoren) kultiviert. Dadurch können industriell CO2 sequestriert sowie Nahrungsmittel und Brennstoffe produziert werden.
http://de.wikipedia.org/wiki/CO2-Abscheidung_und_-Speicherung
Die Fotosynthese ist die Grundlage fast allen Lebens - einige "ursprüngliche" Formen des Stoffwechsels existieren allerdings auch, so dass nicht sämtliche Lebensprozesse von der Photosynthese abhängen; jedoch fallen die selbst in der Summe kaum auf.
Die Photosynthese sorgt dafür, dass Kohlendioxid unter dem Einfluss von Licht und Wasser in Zucker umgewandelt wird - energiereiche Stoffe, deren Abbau den tierischen Organismen und den Pilzen wiederum die notwendige Energie zuführt. Photosynthese wird von grünen Pflanzen in den Chloroplasten betrieben.
Die Summenformel der Photosynthese ist 6 CO2 + 12 H2O + Lichtenergie => C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O; Sauerstoff wird also quasi als "Abfallprodukt" freigesetzt. Die frühe Atmosphäre der Erde enthielt es auch nur in Spuren, es waren die Photosynthese-treibenden Organismen, die die Umwälzung bewirkten.
Zunächst wird das Licht in der darum so genannten Lichtreaktion durch "Lichtfallen" eingefangen. Dabei wird Wasser gespalten und Elektronen werden auf eine energetisch höherwertige Bahn gebracht. Es entsteht ATP, das für die
Dunkelreaktion (findet auch meist im Licht statt, ist aber nicht von diesem abhängig) benötigt wird. In einem aufwändigen Zyklus werden hier kleine Kohlenstoff-Ketten in die längeren Zuckerketten umgewandelt, wobei das entstehende ATP wieder verbraucht wird. Schritt für Schritt landet damit ein C-Atom des Kohlendioxids im entstehenden Zucker.
Der Sauerstoff, den wir atmen, wird in der Lichtreaktion als "Abfallprodukt" der Wasserspaltung freigesetzt.
„Welche Pflanzen wandeln besonders viel CO2 in Sauerstoff um?“ (Katrin Mahle, Dresden)
Prof. Dr. Jürgen Kesselmeier (Max-Planck-Institut für Chemie): „In dieser Frage steckt ein häufiges Missverständnis, da Pflanzen CO2 nicht direkt in Sauerstoff umwandeln. Der bei der Photosynthese freiwerdende Sauerstoff stammt nämlich nicht aus dem CO2, sondern aus den an der gesamten Reaktionsabfolge teilnehmenden Wassermolekülen. Bei der so genannten Zuckerbildung werden den Wassermolekülen Elektronen entzogen, die zur Reduktion des Kohlendioxids benötigt werden. Bei diesem Elektronenentzug wird Sauerstoff frei.
So gesehen kann man bei Pflanzen also schon die Fixierung von CO2 in Relation zur O2-Freisetzung betrachten. Die Frage nach Bestleistungen ist aber schwer zu beantworten. Eine einfache Aufstellung reicht nicht aus. Grundsätzlich kann man sagen, dass alle schnell wachsenden Pflanzen sehr viel CO2 in Biomasse umwandeln.
Trotzdem ist die Bedeutung der Wälder in Bezug auf die CO2-Fixierung wohl eher höher einzuschätzen als ein Feld mit schnell wachsenden Gräsern. Wälder speichern den Kohlenstoff über lange Zeiten im Holz und im Boden. Schnell wachsende, ertragreiche Pflanzen werden dagegen baldigst geerntet und verbraucht, wobei die CO2-Fixierung und die Sauerstofffreisetzung wieder rückgängig gemacht werden.“