Naukowcy wykorzystali półsyntetyczną fotosyntezę do stworzenia energii słonecznej

Jednym z bardziej długofalowych wysiłków zmierzających nie tylko do rozwoju energii odnawialnej, ale także do złagodzenia zmian klimatu poprzez usuwanie dwutlenku węgla z atmosfery, jest proces zwany sztuczną fotosyntezą. Jak sama nazwa wskazuje, dziedzina ta obejmuje wysiłki zmierzające do tego, aby rośliny - rozdzieliły cząsteczki wody na wodorowy wodór i oddychający tlen, wykorzystując naturalne światło słoneczne - w sposób bardziej energooszczędny.

Gdyby naukowcy mogli dowiedzieć się, jak odtworzyć proces, w którym rośliny przekształcają ocieplający klimat CO2 w czystą energię, moglibyśmy opracować teoretycznie nieograniczoną czystą energię, nie tylko dla ludzi tutaj na planecie Ziemia, ale także dla ludzi, którzy (miejmy nadzieję) pewnego dnia potrzebują czystego powietrza i energii, aby badać i rozwijać żywe struktury w przestrzeni. To ambicja, która sięga przynajmniej roku 1912 Nauka papier, ale były przeszkody, a mianowicie, że wymaga użycia drogich, często zanieczyszczających katalizatorów.

Na szczęście grupa naukowców z St. John's College na Uniwersytecie w Cambridge twierdzi, że odkryli obejście problemu, skutecznie rozdzielając cząsteczki tlenu i wodoru w wodzie, stosując mieszankę naturalnych procesów i technologii stworzonych przez człowieka. Jest to proces, który nazywają pół-sztuczną fotosyntezą i twierdzą, że może on zrewolucjonizować rozwój energii odnawialnej. Ich wyniki opublikowano w poniedziałek Natura.

„Naturalna fotosynteza może być uważana za biologiczny plan konwersji energii słonecznej na energię chemiczną i paliwa słoneczne” - wyjaśniła pierwsza wiadomość Katarzyna Sokó w e-mailu do Odwrotność. „W porównaniu z naturalną fotosyntezą, ten nowy system bardziej efektywnie wykorzystuje widmo światła słonecznego, zapewnia wysoką wydajność konwersji i omija kilka konkurencyjnych szlaków metabolicznych, co nie jest możliwe przy użyciu wyłącznie biologii syntetycznej lub materiałoznawstwa”.

Czym jest Semi Sztuczna fotosynteza?

Semi-sztuczna fotosynteza jest stosunkowo nową dziedziną badań, która próbuje odtworzyć fotosyntezę przy użyciu mieszanki syntetycznej biologii i materiałoznawstwa, mając na uwadze zastosowania energii odnawialnej. Badanie Cambridge skupiło się na enzymie znajdującym się w algach zwanym Hydrogenase, który wykorzystywał do rozszczepiania cząsteczek wodoru i wody w procesie, który przestał zachodzić naturalnie, ponieważ nie jest już potrzebny do przeżycia glonów.

„Nasza praca… zapewnia zestaw narzędzi do opracowywania przyszłych pół-sztucznych systemów do konwersji energii i„ ponownego okablowania ”innych ścieżek fotosyntezy” - dodał Sokó. „Na przykład zastosowanie pół-sztucznego systemu tandemowego można rozszerzyć poza reakcję rozszczepiania wody na fotokatalizowanie szerokiego zakresu reakcji, takich jak konwersja gazów cieplarnianych, CO2 na paliwo”.

Na razie urządzenie to tylko dowód koncepcji. Sokó wyjaśnił, że jest „stosunkowo kruchy” dla zastosowań przemysłowych. Najbardziej pocieszające, na przykład, może być fakt, że tak wielu różnych naukowców o tak różnych dziedzinach wiedzy mogło współpracować przy rozwiązywaniu tak ważnego problemu.

„To zaskakujące wyzwanie, jak wiele różnych dziedzin i dziedzin wiedzy było potrzebnych do opracowania tego systemu, w tym nauki o materiałach, nanotechnologii, chemii nieorganicznej, chemii syntetycznej i biochemii” - powiedziała. „Zdobycie wystarczającej wiedzy wymagało wielu lat badań i współpracy”.

Naukowcy postrzegają takie innowacje jako istotne nie tylko dla zapewnienia przyszłości energii odnawialnej, ale także dla zapewnienia, że ​​przyszłościowe statki kosmiczne mogą podróżować na duże odległości. W lipcu międzynarodowa grupa naukowców opracowała artykuł na temat przeprowadzania eksperymentów fotoelektrochemicznych w środowiskach o zerowej grawitacji.

Celem tego projektu jest poszukiwanie sposobów, w jakie naukowcy mogą przeprowadzać eksperymenty, takie jak eksperymenty zespołu Cambridge, ale w przestrzeni kosmicznej.

Dodatkowe raporty Sarah Sloat.