Warum kann man Sauerstoff nicht als Energiequelle nutzen?

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11 Antworten

Der menschliche Körper macht aus Sauerstoff (O2) und Zucker (C6H12O6) Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O).

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O

Der Zucker ist der "Brennstoff". Es ist fast ein Kohlenwasserstoff. Verbrennungsmotoren verbrennen auch Benzin oder Diesel (Kohlenwasserstoffe) mit Luftsauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Und sowohl im Abgas des Motors, als auch im Atem des Menschen findest Du den Großteil der Luft (Stickstoff) unverändert vor und auch einen Anteil Restsauerstoff. (Im menschlichen Atem befinden sich noch ganze 17 % O2!) Der menschliche Körper nimmt also nicht "Luft auf und gibt CO2 wieder ab", sondern er nimmt Luft auf, entzieht ihr einen Teil ihres Sauerstoffes, gibt Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf an sie ab und stößt sie wieder aus.

Es ist also im Grunde das selbe Prinzip. Nur wird im menschlichen Körper nicht durch die bei der exothermen Oxidation ("Verbrennung") des "Brennstoffs" freiwerdende Energie eine Wärmekraftmaschine betrieben, sondern die Oxidationsreaktion findet (bei relativ geringer Temperatur) über eine extrem komplexe Kaskade mit unzähligen Zwischenstufen statt, bei der am Ende elektrische Ladungsträger getrennt werden. (Letztlich wird eine Verbindung namens Adenosintriphosphat erzeugt, die eine "Ionenpumpe" ist, also elektrische Ladungsträger trennen kann.) Gewissermaßen erzeugt der Körper also zunächst elektrische Energie. Diese wird dann weiter genutzt. Dein gesamtes Nervensystem arbeitet mit elektrischen Potentialen, was letztlich auch der Grund dafür ist, dass Elektrizität für den Menschen gefährlich ist. Und auch die Muskulatur lässt sich mit elektrischen Impulsen "in Bewegung versetzen".

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Na ja, in der Theorie ist das schön und gut, aber wenn du dich Mal damit beschäftigst, was genau da alles im menschlichen Körper passiert, wird dir bestimmt klar, dass wir praktisch einfach unglaublich weit davon entfernt sind, das technisch nutzen zu können.
Denn aus dem O2 CO2 zu machen, dazu braucht es ja ein C, also ein Kohlenstoffatom, und das gewinnen wir ziemlich kompliziert mit einem Haufen Biochemie aus Zucker oder Fett. Und wenn so viele Menschen auf der Welt Hungern müssen, wäre es ja nicht gerade so toll, eine neue Energiequelle "aufzumachen", der wir Lebensmittel geben müssen ...
Außerdem produziert so ein menschlicher Körper auch nicht so wahnsinnig viel Energie, dass sich das wirklich lohnen würde - ein Windrad schafft - wenn denn Wind weht, das 20.000-fache (hier: http://www.sonne-24.de/windkraft/energievergleich/)

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Im prinzip nutzt du ständig diese Energiequelle, nämlich in Form deiner Körperwärme, mit der du, ziehst du dir im Winter gut isolierende Kleidung an, ja die Luft in deiner Kleidung heizt. Selbst in der Wohnung beheizt du damit den Raum, in dem du bist. Die Heizleistung eines sitzenden Menschen beträgt in einem Raum mit 20° in etwa 100W. Wenn also in einem Theatersaal 100 Personen sitzen, hast du schon eine Heizleistung von 10 Kilowatt, die du eben nicht über die Heizung investieren musst

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So einfach ist das leider nicht ^^

Der Grund warum unsere Zellen Sauerstoff benötigen ist die oxidative Phosphorylierung, auch Atmungskette genannt. Es ist der letzte Schritt der Zellatmung, dabei werden mehrere in zuvor stattfindenden Schritten reduzierte Co-Enzyme (z.B. NADH) durch eine Reihe von Enzymen reduziert. Die dabei frei werdende Energie wird verwendet um Protonen über eine Membran zu pumpen und, hier kommt der Sauerstoff ins Spiel, Sauerstoff mit Wasserstoff zu Wasser reagieren zu lassen.

Dieser letzte Prozess, 02 + 2H2 = 2H2O, wird auch Knallgasreaktion genannt, wir verwenden in bereits zur Energieerzeugung (manchmal). Der Clou ist hierbei der Wasserstoff, dessen Erzeugung nicht so einfach ist. 

In unseren Zellen werden Kohlenhydrate, Fette und Aminosäuren genutzt, welche in den Citratzyklus eingeschleust werden. Diese werden dann wiederum genutzt um die zuvor genannten Co-Enzyme zu reduzieren, welche man für die Endoxidation in der Atmungskette braucht. 

Wie du siehst ist der Prozess äußerst komplex. Es wird auch nicht direkt Energie freigesetzt, stattdessen wird diese in Form von ATP gespeichert. 

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Der Sauerstoff ist Teil der Energiequelle bei der Verbrennung. Erst die Verbindung von Sauerstoff mit Brennstoff setzt die Energie frei.

Meist wird nur der Brennstoff als Energiequelle gesehen, weil Sauerstoff über die Luft frei erhältlich ist. Müssten wir ihn bezahlen, wäre klarer, dass die Energie zwischen Sauerstoff und Brennstoff steckt, darin, dass Brennstoff und Sauerstoff getrennt sind.

Es ist ähnlich wie mit der potentiellen Energie bei der Schwerkraft. Eine hochgehobene Masse hat Energie, aber die Erde ist daran genauso beteiligt wie diese Masse, die potentielle Energie liegt im Abstand zwischen beiden.

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"Der Menschliche Körper nimmt doch Luft auf und gibt CO2 wieder ab. Könnte man theoretisch diesen Vorgang als Energiequelle nutzen?"

Dieser Vorgang wird seit Menschengedenken als Energiequelle benutzt: Es ist nichts anderes, als die Oxidation von Kohlenstoff. Im Volksmund auch "Verbrennung" genannt... 

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Auch der menschliche Körper kann Sauerstoff alleine nicht in Energie umwandeln (deshalb müssen wir ja etwas essen um nicht zu verhungern). Er wird nur zur Reaktion gebraucht um andere Stoffe in Energie umzuwandeln.

Das wird auch so schon genutzt zB. bei der Verbrennung von Benzin, Gas, Kohle usw.

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der mensch verbrennt dabei zucker, also nehme ich an, die Energiebilanz ist negativ. Insgesamt verbrennt der Mensch ständig soviel Energie wie eine Glühbirne, beim Sport mehr... 

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Machen wir doch. Wir nehmen Kohle und Luft und machen daraus Wärmeenergie und aus der Wärmeenergie sogar Strom.

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Diese Gase sind nicht die Träger der Energie, die der Mensch nutzt. Die Energie stammt aus Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen, diese Energiequellen nutzt man auch schon, z.B. in Biogasanlagen.

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Kommentar von TheStone
13.03.2016, 01:50

Wenn zwei Elemente sich miteinander in einer exothermen Reaktion zu einem Molekül verbinden um einen stabileren Zustand zu erreichen, welches Element ist dabei deiner Meinung nach "Träger der Energie" und wieso?

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Mit Sauerstoff allein geht gar nichts! Ganz anders sieht es mit Wasserstoff aus! - Knallgas! 

Wenn Wasserstoff "reagiert" und sich den Sauerstoff "einfängt" wird Energie freigesetzt! - ganz einfach formuliert und es entsteht H2O - Wasser!

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Kommentar von TheStone
13.03.2016, 01:40

"Mit Sauerstoff allein geht gar nichts! Ganz anders sieht es mit Wasserstoff aus! - Knallgas! " Mit Wasserstoff alleine geht auch nichts. Bei Knallgas handelt es sich um ein Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff...

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