Výzkumníci používají poloautomatickou fotosyntézu k vytvoření solární energie

Jedním z dlouhodobějších pokusů o rozvoj nejen obnovitelných zdrojů energie, ale také zmírnění změny klimatu odstraněním oxidu uhličitého z atmosféry je proces nazývaný umělá fotosyntéza. Jak již název napovídá, toto pole zahrnuje snahu dělat to, co rostliny - rozdělují molekuly vody na vodík propouštějící energii a prodyšný kyslík pomocí přirozeného slunečního světla - sami způsobem, který je energeticky účinnější.

Pokud vědci mohou zjistit, jak znovu vytvořit proces, ve kterém rostliny přeměňují CO2 s oteplováním klimatu na čistou energii, mohli bychom vytvořit teoreticky neomezenou čistou energii nejen pro lidi na planetě Zemi, ale i pro lidi, kteří budou (snad) jeden den. potřebují čistý vzduch a energii, aby prozkoumali a rozvíjeli obývatelné struktury ve vesmíru. Je to ambice, která se datuje alespoň do roku 1912 Věda papír, ale existovaly překážky, a to, že vyžaduje použití drahých, často znečišťujících katalyzátorů.

Skupina vědců na univerzitě v St. John's na univerzitě v Cambridge naštěstí tvrdí, že možná objevili řešení tím, že úspěšně rozdělili molekuly kyslíku a vodíku ve vodě pomocí kombinace přírodních procesů a technologií vyrobených člověkem. Je to proces, který nazývají semi-umělé fotosyntézy, a říkají, že by to mohlo pomoci revoluci ve vývoji obnovitelných zdrojů energie. Jejich nálezy byly zveřejněny v pondělí v Příroda.

„Přirozenou fotosyntézu lze považovat za biologický plán přeměny sluneční energie na chemickou energii a solární paliva,“ vysvětluje první autorka Katarzyna Sokó v e-mailu na adresu Inverzní. „Ve srovnání s přirozenou fotosyntézou tento nový systém efektivněji využívá spektrum slunečního světla, přináší vysoké výnosy z přeměny a obchází několik konkurenčních metabolických drah, které nelze dosáhnout pomocí syntetické biologie nebo samotné vědy o materiálech.“

Co je polosyntetická fotosyntéza?

Semi-umělá fotosyntéza je relativně nová oblast výzkumu, která se snaží znovu vytvořit fotosyntézu pomocí směsi syntetické biologie a vědy o materiálech s ohledem na aplikace obnovitelných zdrojů energie. Studie Cambridge se zaměřila na enzym nalezený v řasách zvaných Hydrogenase, který se používal k rozdělení molekul vodíku a vody v procesu, který se přirozeně zastavil, protože již není nutné pro přežití řas.

„Naše práce… poskytuje soubor nástrojů pro vývoj budoucích semi-umělých systémů pro přeměnu energie a„ opětovné zapojení “dalších fotosyntetických cest,“ dodal Sokó. „Například aplikace semi-umělého tandemového systému by mohla být rozšířena nad rámec reakce štěpení vody, aby se fotokatalyzovala celá řada reakcí, jako je přeměna skleníkových plynů, CO2 na palivo.“

Pro tuto chvíli je přístroj jen důkazem konceptu. Sokó zpracoval, že je pro průmyslové aplikace „relativně příliš křehký“. Řekla, že nejvíc povzbuzující stánek s jídlem by mohla být skutečnost, že tolik různých výzkumníků s tak odlišnými oblastmi odborných znalostí bylo schopno spolupracovat na řešení tak důležitého problému.

„Překvapivě zpochybňovalo, kolik různých multidisciplinárních oborů a oblastí odbornosti bylo zapotřebí k rozvoji tohoto systému, včetně vědy o materiálech, nanotechnologií, anorganické chemie, syntetické chemie a biochemie,“ řekla. „Trvalo mnoho let výzkumu a spolupráce, abychom získali dostatek znalostí.“

Výzkumníci považují inovace, jako jsou tyto, za zásadní nejen pro zajištění budoucnosti obnovitelné energie, ale také pro zajištění toho, aby vesmírná plavidla budoucnosti mohla cestovat na dlouhé vzdálenosti. V červenci vyrobila mezinárodní skupina vědců dokument o tom, jak provádět fotoelektrochemické experimenty v prostředí s nulovou gravitací.

Cílem tohoto projektu je hledat způsoby, jak mohou výzkumníci provádět experimenty, jako jsou experimenty týmu Cambridge, ale ve vesmíru.

Další zpravodajství Sarah Sloat.