«Εκσυγχρονισμός» της φωτοσύνθεσης για μετατροπή του ηλιακού φωτός σε καύσιμο

«Εκσυγχρονισμός» της φωτοσύνθεσης για μετατροπή του ηλιακού φωτός σε καύσιμο

University of Cambridge

Στο πλαίσιο νέας έρευνας, ερευνητές του University of Cambridge χρησιμοποίησαν ημι-τεχνητή φωτοσύνθεση για να διερευνήσουν τρόπους παραγωγής και αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας: Αυτό που έκαναν ήταν να χρησιμοποιήσουν φυσικό φως για να μετατρέψουν νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο, χρησιμοποιώντας ένα μείγμα βιολογικών συστατικών και ανθρώπινων, τεχνητών τεχνολογιών.

Η φωτοσύνθεση, ως γνωστόν, είναι η διαδικασία μέσω της οποίας τα φυτά μετατρέπουν το φως του ήλιου σε ενέργεια: Το οξυγόνο παράγεται ως προϊόν της φωτοσύνθεσης, όταν το νερό που απορροφάται από τα φυτά διασπάται, και ως εκ τούτου η φωτοσύνθεση είναι μια από τις πλέον σημαντικές διαδικασίες στον πλανήτη. Όσον αφορά στο υδρογόνο που προκύπτει, μπορεί εν δυνάμει να αποτελέσει μια «πράσινη» και απεριόριστη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας.

Η έρευνα αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φέρει επανάσταση στα συστήματα που χρησιμοποιύνται για παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας: Σε σχετικό paper που δημοσιεύτηκε στο Nature Energy περιγράφεται πώς ερευνητές στο Reisner Laboratory του Τμήματος Χημείας του πανεπιστημίου ανέπτυξαν την πλατφόρμα τους για να επιτύχουν διάσπαση νερού μέσω ήλιου χωρίς να υπάρχει κάποιου είδους υποβοήθηση. Επίσης, η μέθοδός τους καταφέρνει να απορροφά περισσότερο ηλιακό φως από ό,τι η φυσική φωτοσύνθεση.

Η Καταρζίνα Σοκόλ, πρώτη συντάκτης και διδακτορική στο St John's College, σημειώνει ως η φωτοσύνθεση δεν είναι αποδοτική, επειδή αποτελεί προϊόν εξέλιξης με σκοπό απλά την επιβίωση, οπότε παράγει την ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται- περίπου 1-2% από ό,τι θα μπορούσε να παράξει και αποθηκεύσει.

Η τεχνητή φωτοσύνθεση υπάρχει εδώ και δεκαετίες, αλλά δεν είχε χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για τη δημιουργία ανανεώσιμης ενέργειας, επειδή βασίζεται στη χρήση καταλυτών, που συχνά είναι ακριβοί και τοξικοί. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε βιομηχανικό επίπεδο.

Η έρευνα του Cambridge εντάσσεται στο πλαίσιο του ανερχόμενου τομέα της ημι-τεχνητής φωτοσύνθεσης, που έχει σκοπό να υπερβεί τους περιορισμούς της πλήρως τεχνητής φωτοσύνθεσης, χρησιμοποιώντας ένζυμα για την πρόκληση της επιθυμητής αντίδρασης.

Η Σοκόλ και η ομάδα της δεν βελτίωσαν απλά την ποσότητα ενέργειας που παράγεται και αποθηκεύεται, αλλά πέτυχαν επίσης να ενεργοποιήσουν ξανά μια διαδικασία στην άλγη η οποία ήταν σε «νάρκη» εδώ και χιλιάδες χρόνια. «Η υδρογενάση είναι ένα ένζυμο παρόν στην άγλη που είναι ικανό να μετατρέπει πρωτόνια σε υδρογόνο. Κατά τη φυσική εξέλιξη, η διαδικασία αυτή απενεργοποιήθηκε επειδή δεν ήταν απαραίτητη για την επιβίωση, αλλά καταφέραμε να παρακάμψουμε την αδράνεια αυτή για να επιτύχουμε την αντίδραση που επιθυμούσαμε- τη διάσπαση νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο» εξηγεί η ερευνήτρια- η οποία ελπίζει πως η έρευνα θα οδηγήσει στην εξέλιξη νέων, καινοτόμων συστημάτων για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας.