Raziskovalci so uporabili pol umetno fotosintezo za ustvarjanje sončne energije

Eden od bolj dolgih prizadevanj za razvoj ne samo obnovljive energije, ampak tudi za pomoč pri ublažitvi podnebnih sprememb z odstranjevanjem ogljikovega dioksida iz ozračja je proces, ki se imenuje umetna fotosinteza. Kot že ime pove, to področje obsega prizadevanja, da bi naredili tisto, kar rastline - razcepijo molekule vode v energijo, ki daje vodik in dihajoč kisik z uporabo naravne sončne svetlobe - na način, ki je bolj energetsko učinkovit.

Če lahko znanstveniki ugotovijo, kako ponovno ustvariti proces, v katerem rastline spremenijo CO2, ki ogreva podnebje, v čisto energijo, lahko razvijemo teoretično neomejeno čisto energijo, ne le za ljudi, ki so tukaj na planeti Zemlji, ampak tudi za ljudi, ki bodo (upajmo) en dan potrebujejo čisti zrak in energijo, da bi raziskali in razvili zdrave strukture v prostoru. To je ambicija, ki sega vsaj do leta 1912 Znanost papirja, vendar so obstajale ovire, in sicer, da zahteva uporabo dragih, pogosto onesnaževalnih katalizatorjev.

Na srečo skupina raziskovalcev na šoli St. John's na Univerzi v Cambridgeu pravi, da so morda odkrili rešitev, ki jo uspešno razdelijo molekule kisika in vodika v vodi z mešanico naravnih procesov in tehnologij, ki jih je ustvaril človek. To je proces, ki ga imenujejo pol umetne fotosinteze, in pravijo, da bi to lahko pomagalo revolucionirati razvoj obnovljive energije. Njihove ugotovitve so bile objavljene v ponedeljek Narava.

»Naravna fotosinteza se lahko obravnava kot biološki načrt za pretvorbo sončne energije v kemično energijo in sončna goriva,« je pojasnila prva avtorica Katarzyna Sokó. Inverse. »V primerjavi z naravno fotosintezo ta novi sistem učinkoviteje izkorišča sončni svetlobni spekter, zagotavlja visoke donose konverzije in obide več konkurenčnih presnovnih poti, ki jih ni mogoče doseči samo s sintetično biologijo ali znanostjo o materialih.«

Kaj je pol umetno fotosinteza?

Semi umetna fotosinteza je relativno novo področje raziskav, ki poskuša ponovno ustvariti fotosintezo z uporabo mešanice sintetične biologije in znanosti o materialih s pomočjo obnovljivih virov energije. Raziskava v Cambridgeu se je osredotočila na encim, ki ga najdemo v algah, imenovanem hidrogenaza, ki se je uporabljal za razcepljanje vodikovih in vodnih molekul v procesu, ki se je ustavil naravno, ker ni več potreben za preživetje alg.

»Naše delo… zagotavlja orodje za razvoj prihodnjih pol umetnih sistemov za pretvorbo energije in za ponovno ožičenje drugih fotosintetskih poti,« je dodal Sokó. "Na primer, uporaba umetnega tandemskega sistema bi se lahko razširila preko reakcije cepljenja vode, da bi fotokatalizirala širok spekter reakcij, kot je pretvorba toplogrednega plina, CO2 v gorivo."

Za zdaj je naprava le dokaz koncepta. Sokó je pojasnil, da je „relativno preveč krhko“ za industrijsko uporabo. Najbolj vzpodbudno, je dejala, je lahko dejstvo, da je tako veliko različnih raziskovalcev s tako divjimi različnimi strokovnimi področji lahko sodelovalo pri reševanju tako pomembnega problema.

»Presenetljivo je bilo izziv, koliko različnih multidisciplinarnih področij in področij je bilo potrebno razviti za razvoj tega sistema, vključno z materiali, nanotehnologijo, anorgansko kemijo, sintetično kemijo in biokemijo,« je dejala. »Potrebno je bilo veliko let raziskav in sodelovanja, da smo pridobili dovolj znanja.«

Raziskovalci vidijo inovacije, kot so te, kot bistvene ne samo za zagotavljanje prihodnosti energije iz obnovljivih virov, temveč tudi za zagotavljanje, da lahko vesoljska plovila prihodnosti potujejo na dolge razdalje. V juliju je mednarodna skupina znanstvenikov pripravila dokument o tem, kako izvajati eksperimente s fotoelektrokemijskimi poskusi v okoljih brez gravitacije.

Cilj tega projekta je iskanje načinov, kako lahko raziskovalci izvajajo eksperimente, kot je to v Cambridgeu, vendar v vesolju.

Dodatno poročanje Sarah Sloat.