Forskere er pionerer på en ny måde at omdanne sollys til brændstof

Jagten på at finde nye måder at udnytte solenergi har taget et skridt fremad, efter at forskere med succes har opdelt vand i brint og ilt ved at ændre det fotosyntetiske maskineri i planter.

Fotosyntese er den proces, planter bruger til at omdanne sollys til energi. Ilt produceres som et biprodukt af fotosyntesen, når vandet, der absorberes af planter, 'splittes'. Det er en af ​​de vigtigste reaktioner på planeten, fordi det er kilden til næsten al verdens ilt. Brint, der produceres, når vandet spaltes, kan potentielt være en grøn og ubegrænset kilde til vedvarende energi.

En ny undersøgelse, ledet af akademikere ved St John's College, University of Cambridge, brugt semi-kunstig fotosyntese til at udforske nye måder at producere og lagre solenergi på. De brugte naturligt sollys til at omdanne vand til brint og ilt ved hjælp af en blanding af biologiske komponenter og menneskeskabte teknologier.

Forskningen kunne nu bruges til at revolutionere de systemer, der bruges til produktion af vedvarende energi. Et nyt papir, udgivet i Naturenergi , skitserer, hvordan akademikere ved Reisner Laboratory i Cambridge udviklede deres platform til at opnå uassisteret soldrevet vandopdeling.

Deres metode formåede også at absorbere mere sollys end naturlig fotosyntese.

Katarzyna Sokó?, førsteforfatter og ph.d. studerende på St John's College, sagde:"Naturlig fotosyntese er ikke effektiv, fordi den har udviklet sig blot for at overleve, så den laver den minimale mængde energi, der er nødvendig - omkring 1-2 procent af, hvad den potentielt kunne konvertere og lagre."

Kunstig fotosyntese har eksisteret i årtier, men den er endnu ikke blevet brugt med succes til at skabe vedvarende energi, fordi den er afhængig af brugen af ​​katalysatorer, som ofte er dyre og giftige. Det betyder, at det endnu ikke kan bruges til at opskalere resultater til et industrielt niveau.

Cambridge-forskningen er en del af det nye område inden for semi-kunstig fotosyntese, som har til formål at overvinde begrænsningerne ved fuld kunstig fotosyntese ved at bruge enzymer til at skabe den ønskede reaktion.

Sokó? og holdet af forskere forbedrede ikke kun mængden af ​​produceret og lagret energi, det lykkedes dem at genaktivere en proces i algerne, der har været i dvale i årtusinder.

Hun forklarede:"Hydrogenase er et enzym, der er til stede i alger, som er i stand til at reducere protoner til hydrogen. Under evolutionen er denne proces blevet deaktiveret, fordi den ikke var nødvendig for overlevelse, men vi formåede med succes at omgå inaktiviteten for at opnå den reaktion, vi ønskede - spaltning af vand til brint og ilt."

Sokó? håber, at resultaterne vil gøre det muligt at udvikle nye innovative modelsystemer til konvertering af solenergi.

Hun tilføjede:"Det er spændende, at vi selektivt kan vælge de processer, vi ønsker, og opnå den reaktion, vi ønsker, som er utilgængelig i naturen. Dette kunne være en fantastisk platform til at udvikle solteknologier. Fremgangsmåden kunne bruges til at koble andre reaktioner sammen for at se, hvad der kan gøres, lære af disse reaktioner og derefter bygge syntetiske, mere robuste stykker solenergiteknologi."

Denne model er den første, der med succes har brugt hydrogenase og fotosystem II til at skabe semi-kunstig fotosyntese drevet udelukkende af solenergi.

Dr. Erwin Reisner, leder af Reisner-laboratoriet, en stipendiat fra St John's College, University of Cambridge, og en af ​​avisens forfattere beskrev forskningen som en 'milepæl'.

Han forklarede:""Dette arbejde overvinder mange vanskelige udfordringer forbundet med integrationen af ​​biologiske og organiske komponenter i uorganiske materialer til samling af semi-kunstige enheder og åbner en værktøjskasse til udvikling af fremtidige systemer til solenergikonvertering."