Istraživači su koristili polu-umjetnu fotosintezu kako bi stvorili solarnu energiju

Jedan od dugoročnijih napora da se ne samo razvije više obnovljivih izvora energije, već i da se pomogne ublažiti klimatske promjene uklanjanjem ugljičnog dioksida iz atmosfere, predstavlja proces koji se naziva umjetna fotosinteza. Kao što ime sugerira, ovo polje obuhvaća napore da se ono što biljke - razdvajaju molekule vode u vodik koji daje energiju i kisik koji može disati pomoću prirodne sunčeve svjetlosti - na način koji je energetski učinkovitiji.

Ako znanstvenici mogu shvatiti kako ponovno stvoriti proces u kojem biljke pretvaraju CO2 koji zagrijava klimu u čistu energiju, mogli bismo razviti teoretski neograničenu čistu energiju, ne samo za ljude ovdje na planeti Zemlji, nego i za ljude koji će (nadamo se) jednog dana trebaju čist zrak i energiju kako bi istražili i razvili podesne strukture u prostoru. To je ambicija koja datira barem iz 1912. godine Znanost papir, ali postoje prepreke, naime da zahtijeva uporabu skupih, često zagađujućih katalizatora.

Srećom, skupina istraživača na sveučilištu St. John's na Sveučilištu u Cambridgeu kaže da su možda otkrili rješenje tako što su uspješno podijelili molekule kisika i vodika u vodi koristeći mješavinu prirodnih procesa i tehnologija koje je proizveo čovjek. To je proces koji nazivaju polu-umjetnom fotosintezom i kažu da bi to moglo pomoći u revoluciji razvoja obnovljive energije. Njihovi su rezultati objavljeni u ponedjeljak u Priroda.

"Prirodna fotosinteza može se smatrati biološkim nacrtom za pretvorbu solarne energije u kemijsku energiju i solarna goriva", objasnio je prvi autor Katarzyna Sokó u e-pošti Inverzan, "U usporedbi s prirodnom fotosintezom, ovaj novi sustav učinkovitije koristi spektar sunčeve svjetlosti, pruža visoke prinose pretvorbe i zaobilazi nekoliko konkurentnih metaboličkih putova, što nije moguće postići samo pomoću sintetičke biologije ili znanosti o materijalima."

Što je polu-umjetna fotosinteza?

Polu-umjetna fotosinteza je relativno novo područje istraživanja koje pokušava ponovno stvoriti fotosintezu koristeći mješavinu sintetičke biologije i znanosti o materijalima s ciljem primjene obnovljivih izvora energije. Studija u Cambridgeu bila je usredotočena na enzim koji se nalazi u algama zvanim hidrogenaza, koji se koristi za razdvajanje molekula vodika i vode u procesu koji se prestao pojavljivati ​​prirodno jer više nije potreban za preživljavanje algi.

"Naš rad … pruža alat za razvoj budućih polu-umjetnih sustava za pretvorbu energije i" ponovno povezivanje "drugih fotosintetskih puteva", dodao je Sokó. "Primjerice, primjena polu-umjetnog sustava tandema može se proširiti izvan reakcije cijepanja vode na fotokatalizu širokog raspona reakcija, kao što je pretvorba stakleničkog plina, CO2 u gorivo."

Za sada, uređaj je samo dokaz koncepta. Sokó je objasnio da je "relativno previše krhka" za industrijsku primjenu. Najviše ohrabrujuća ponuda, rekla je, mogla bi biti činjenica da je toliko različitih istraživača s tako divljim različitim područjima stručnosti moglo surađivati ​​na rješavanju tako važnog problema.

"Iznenađujuće je bilo izazovno koliko je različitih multidisciplinarnih područja i područja bilo potrebno za razvoj ovog sustava, uključujući znanost o materijalima, nanotehnologiju, anorgansku kemiju, sintetičku kemiju i biokemiju", rekla je. "Trebalo je mnogo godina istraživanja i suradnje kako bi se steklo dovoljno znanja."

Istraživači vide inovacije poput ovih bitne ne samo za osiguravanje budućnosti za obnovljivu energiju, nego i za osiguravanje da svemirski brodovi budućnosti mogu putovati na velike udaljenosti. Još u srpnju, međunarodna skupina znanstvenika izradila je članak o tome kako provoditi eksperimente s fotoelektrokemijskim eksperimentima u okruženjima bez gravitacije.

Cilj tog projekta je tražiti načine na koje istraživači mogu provoditi eksperimente kao što je to slučaj s timom Cambridge, ali u svemiru.

Dodatno izvješćivanje Sarah Sloat.