Billig vedvarende energi:Knækker den fotosynteseproces, der gør det muligt for planter at spalte vand

Forskere har knækket et nøgletrin i naturens vandopdelingsopskrift, som driver alt planteliv på Jorden og kan udnyttes til at lave en ubegrænset forsyning af billigt vedvarende brændstof.

Det australske nationale universitet (ANU) og Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion (MPI-CEC) i Tyskland ledede undersøgelsen, som for første gang identificerer en vigtig fotosynteseproces, der gør planter i stand til at spalte vand.

Ledende forsker Dr. Nick Cox sagde, at hvis mennesker kunne spalte vand ved hjælp af billige materialer som naturen gjorde, samfundet ville have en endeløs forsyning af billigt brintbrændstof til transport, uden kulstofemissioner, der bidrager til menneskeskabte klimaændringer.

"Nok sollys rammer Jorden på en enkelt time til at drive al menneskelig aktivitet i over et år, " sagde Dr. Cox fra ANU Research School of Chemistry.

"Planter bruger denne høstede energi til at splitte vand og lave komplekse kulhydrater, som giver planten mad til at vokse og trives. Denne proces beriger også vores atmosfære med ilt til dyr, inklusive mennesker, at trække vejret.

"At kopiere denne proces fra naturen ville føre til nye og forbedrede teknologier til lagring af vedvarende energi."

MPI-CEC-forsker Dr. Maria Chrysina sagde, at undersøgelsen afslørede, hvordan et involveret nøgleenzym var nødt til at 'ånde' for at give adgang til vand.

"Halvvejs gennem sin reaktionscyklus udvikler enzymet evnen til at strække sig som en harmonika, som muliggør en ordnet optagelse af vand for at begynde spaltningsprocessen, " sagde Dr. Chyrsina.

ANU-medforsker Dr. Eiri Heyno sagde, at vandopdeling i naturen kunne forhindres uden det kritiske skridt, som holdet har identificeret.

"Uden forsigtighed, sekventiel binding af vand, mere reaktive iltmolekyler kan potentielt frigives, der kan opklare hele vandspaltningsprocessen, " sagde Dr. Heyno.

Studiet, som også involverede forskere fra Sverige, er udgivet i Forløb fra National Academy of Sciences af Amerikas Forenede Stater.

Forskergruppen brugte en teknik kaldet elektronparamagnetisk resonans (EPR) spektroskopi, som skabte 3-D billeder af det reaktive sted involveret i fotosynteseprocessen.

Dr. Cox leder anlæggelsen af ​​et nyt state-of-the-art EPR-anlæg på ANU, med støtte fra Australian Research Council (ARC), University of New South Wales, University of Queensland, University of Sydney og University of Wollongong.

"Denne nye facilitet vil fungere ved meget højere magnetfelter end hvad der er muligt i dag, gør det muligt at foretage mere detaljerede målinger til medicinske formål, biologiske, kemikalie- og materialeforskning, såvel som industrielle applikationer, " han sagde.