Energie fließt nicht nur in unseren Häusern sondern auch - bzw. vor allem - in der Natur. Ökosysteme können ohne Energiefluss nicht existieren. Und auch wir Menschen hätten ohne Energie nie entstehen können. Doch wie genau funktioniert das noch gleich mit der Photosynthese? Und warum ist das relevant für uns Menschen und für unseren Energiemarkt im 21. Jahrhundert? Diese und andere Fragen werden in diesem Beitrag behandelt.
Was ist eigentlich Photosynthese?
In diesem ersten Abschnitt finden Sie die Photosynthese - einfach erklärt und doch weitreichend beschrieben. Manchmal wird der beschriebene Prozess auch Fotosynthese geschrieben. Photosynthese bezeichnet den biochemischen Vorgang in Pflanzen, bei welchem Energiein unter anderem Zucker umgewandelt wird. Licht, Kohlendioxid und Wasser sind die Stoffe, die für diese Reaktion notwendig sind. Die umgewandelte Energie und den Zucker nutzen die Pflanzen für ihr Wachstum. Die nächste Abbildung zeigt den vereinfachten Vorgang der Photosynthese:
Sonnenlicht, Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser reagieren zu Glucose (Zucker) und Sauerstoff (O2). Der Zucker kann so von der Pflanze für ihr Wachstum verwendet werden. Die vereinfachte Gleichung in der Biologie lautet wie folgt:
6 CO2 + 6H2O +Lichtenergie = C6H12O6 + 6 O2
Der Sauerstoff, der das Nebenprodukt der Photosynthese ist, ist ein Abfallprodukt und wird in die Umwelt abgegeben. Für uns Menschen und andere Säugetiere ist dieser Sauerstoff lebensnotwendig. Der Begriff Photosynthese stammt übrigens aus dem Griechischen und bedeutet "Zusammensetzung mit Licht". Allein der Name verrät also schon, dass ohne das Sonnenlicht der gesamte Prozess unmöglich wäre.
Ablauf der Photosynthese
Über die Wurzeln nimmt die Pflanze Wasser auf. Das Sonnenlicht spendet Energie. Kohlendioxid findet sich in der Luft, welche die Pflanze umgibt. Die Sonnenenergie wird in chemische Energie umgewandelt. Diese Umwandlung erfolgt in den Chloroplasten, die den Farbstoff Chlorophyll enthalten. Chloroplasten sind in den Blättern der Pflanze enthalten. Das Blatt ist übrigens aufgrund der Chloroplasten grün. Erst, wenn die Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt wurde, kann die Reaktion tatsächlich beginnen.
Aufgabe des Chlorophylls in Pflanzen
Nicht nur die Umwandlung der Sonnenenergie in chemische Energie findet in den Chloroplasten statt, denn die Aufnahme von Licht erfolgt im Chlorophyll. Auch der übrige Prozess der Photosynthese passiert in den ovalen grünen Pflanzenzellen. Das folgende Bild zeigt eine grobe Darstellung der Chloroplasten.
Das Chlorophyll in den Chloroplasten ist relevant, da das Chlorophyll das Sonnenlicht aufnimmt. Dann wird das Sonnenlicht in die chemische Energie umgewandelt.
Die chemische Formel der Photosynthese
Oben ist die Formel schon einmal aufgeschrieben. Hier erläutern wir, was die Formel zu bedeuten hat. Bei der Photosynthese reagieren 6 Moleküle des Kohlenstoffdioxid mit 6 Molekülen Wasser mit Lichtenergie. Das Produkt besteht aus Glucose und 6 Molekülen Sauerstoff. Die Formel lautet dann:
6 CO2 + 6H2O +Lichtenergie = C6H12O6 + 6 O2
Photosynthese auf dem Energiemarkt?
Ein Problem auf dem Energiemarkt besteht darin, dass Kraftwerke mehr CO2 ausstoßen, als die Pflanzen absorbieren können. Darum geht der Trend zur CO2 neutralen Energie, die sich mit der Erzeugung von Gas und Strom ohne Kohlendioxid-Ausstoß fokussiert. Das Photovoltaik Gründach und Solarparks kombinieren Energiegewinnung mit Raum für Photosynthese. Pflanzen sind notwendig, um Sauerstoff zu erzeugen, den wir Menschen zum Atmen benötigen. Darum helfen Gründächer und Parks in der Stadt und Solarparks auf dem Land, um Photosynthese zu fördern. Einige Biomassekraftwerke gleichen außerdem den eigenen CO2 Ausstoß durch den Anbau von Pflanzen aus, welche nämlich Sauerstoff durch Photosynthese ausstoßen und CO2 absorbieren. Mehr zur Nutzung von Biomasse finden Sie im Beitrag "Biomasse - nicht so grün wie sie scheint".
Fazit zur Photosynthese
Unser Leben hängt von der Photosynthese ab, die in den Zellen der Pflanzen passiert. Aufgrund des Sonnenlichts und der Absorption von Kohlendioxid und Wasser können Pflanzen Glucose (Traubenzucker) und Sauerstoff erzeugen. Lebewesen, die Sauerstoff (O2) einatmen, um zu überleben, sind somit auf Pflanzen angewiesen. Sauerstoff ist die Grundlage vieler Lebewesen, darum ist jede einzelne Pflanze quasi eine Energiequelle für uns Menschen und für andere Tiere.
