Naukowcy uzyskali energię w drodze półsztucznej fotosyntezy, procesu, w którym woda w roślinach jest rozkładana na wodór i tlen. Nowa metoda pozwoliła im zwiększyć ilość wytwarzanej energii.
Biolodzy znaleźli nowy sposób wykorzystania energii słonecznej do dobrych celów. Zmieniając mechanizm fotosyntezy u roślin, nauczyli się rozdzielać wodę na wodór i tlen, jednocześnie uwalniając energię. Artykuł na ten temat został opublikowany w Nature Energy.
Fotosynteza jest sama w sobie procesem „przekształcania” światła słonecznego w energię, z której korzystają rośliny. Tlen jest produktem ubocznym rozkładu wody wchłoniętej przez roślinę. Być może fotosynteza jest najważniejszą reakcją dla całego życia na Ziemi, ponieważ wytwarza prawie cały tlen w atmosferze planety. Wodór, który powstaje również podczas rozszczepiania wody podczas fotosyntezy, ma potencjał, aby być przyjaznym dla środowiska i niewyczerpanym źródłem energii.
Zespół naukowców pod kierunkiem naukowców z St. John's College na Uniwersytecie Cambridge wykorzystał światło słoneczne do rozłożenia wody na wodór i tlen podczas procesu sztucznej fotosyntezy, którą naukowcy zmodyfikowali za pomocą składników biologicznych i nowych technologii. Dzięki tej metodzie rośliny pochłaniają więcej światła słonecznego niż zwykle.
„Naturalna fotosynteza jest nieefektywna, ponieważ rozwinęła się wyłącznie w celu przetrwania roślin, więc dostarcza minimum wymaganej energii - zaledwie 1-2% tego, co może potencjalnie oddać” - skomentowała jedna z autorek pracy Katarzyna Sokol.
Sztuczna fotosynteza istnieje od wielu dziesięcioleci, ale nigdy nie została z powodzeniem wykorzystana do wytworzenia energii odnawialnej, ponieważ opiera się na działaniu drogich i toksycznych katalizatorów. Z tego samego powodu nikt nie próbował go używać na poziomie przemysłowym.
Układ doświadczalny, w którym przeprowadzono proces półsztucznej fotosyntezy.
Badanie z Cambridge jest częścią zakrojonych na szeroką skalę wysiłków mających na celu poprawę półsztucznej fotosyntezy, której celem jest przejście w kierunku w pełni sztucznej fotosyntezy przy użyciu enzymów.
Film promocyjny:
Zespołowi naukowców pod kierownictwem Sokoła udało się nie tylko zwiększyć ilość wytwarzanej i zmagazynowanej energii, ale także aktywować nieaktywny od tysiącleci proces fotosyntezy w algach.
„Hydrogenaza to enzym występujący w algach, który może zmniejszyć liczbę protonów w wodorze. W toku ewolucji jego produkcja w algach została zdezaktywowana, ponieważ nie była wymagana do przetrwania. Udało nam się pokonać to ograniczenie i osiągnąć pożądaną reakcję - rozszczepienie wody na wodór i tlen”- wyjaśnił Sokol.
Badaczka ma nadzieję, że opracowana przez nią technika znajdzie zastosowanie w innowacyjnych systemach przetwarzania energii słonecznej. Jest to pierwszy model, w którym z powodzeniem zastosowano hydrogenazę i fotosystemy w procesie półsztucznej fotosyntezy wyzwalanej całkowicie przez światło słoneczne.
Dwa lata temu prawdziwym przełomem w tej dziedzinie było stworzenie przez naukowców z Julich Research Center urządzenia do sztucznej fotosyntezy. Działającym prototypem urządzenia była mała samodzielna jednostka o powierzchni roboczej wynoszącej zaledwie 64 centymetry kwadratowe.
Ksenia Murasheva