Wyniki badań poświęconych sztucznej fotosyntezie zostały zamieszczone na łamach Nature Catalysis. Stoi za nimi sześcioosobowy zespół naukowców z Uniwersytetu w Chicago, który zaprojektował innowacyjny system sztucznej fotosyntezy. Jego wydajność jest nawet o rząd wyższa niż w przypadku wcześniej stosowanych rozwiązań. W przeciwieństwie do naturalnej fotosyntezy, w efekcie której z dwutlenku węgla i wody powstają węglowodany, sztuczna mogłaby produkować etanol, metan lub inne paliwa.
Czytaj też: Paliwo wodorowe możemy mieć na wyciągnięcie ręki. Ta metoda wykorzystuje związek o osobliwym zapachu
Największym wyzwaniem, z którego wielu ludzi nie zdaje sobie sprawy, jest to, że nawet natura nie ma rozwiązania dla ilości energii, którą zużywamy. Nawet fotosynteza nie jest tak dobra. Będziemy musieli zrobić coś lepszego niż natura, a to jest przerażające.wyjaśnia Wenbin Lin, jeden z autorów
Problemem w przypadku naturalnej fotosyntezy jest to, że jej celem jest produkcja węglowodanów, które stanowią świetne paliwo dla organizmów, ale niekoniecznie dla samochodów. Te potrzebują znacznie bardziej skoncentrowanej energii, dlatego w grę wchodzą albo szkodliwe dla środowiska paliwa kopalne albo alternatywy w postaci etanolu czy metanu.
Sztuczna fotosynteza mogłaby posłużyć do produkcji paliw
Gdyby prześledzić fotosyntezę pod mikroskopem, moglibyśmy dostrzec, że polega ona na pochłanianiu wody i dwutlenku węgla, rozbijaniu cząsteczek i zmienianiu układów atomów w celu tworzenia węglowodanów. Chcąc uzyskać metan, naukowcy muszą nieco przerobić cały ten proces. Oczywiście jest to znacznie trudniejsze niż mogłoby się wydawać na podstawie samego opisu. Jak sugeruje Lin i reszta zespołu, kluczem do sukcesu mogą okazać się aminokwasy.
Najpierw badacze wykorzystali materiał znany jako MOF, w skład którego wchodzą związki zawierające jony metali połączone za pośrednictwem organicznych cząsteczek. Następnie ułożyli materiał w formie jednej warstwy, dzięki czemu chcieli zapewnić jak największą powierzchnię dla reakcji chemicznych. Na koniec zanurzyli go w roztworze zawierającym związek kobaltu i dodali aminokwasy. Później przyszła pora na testy.
Czytaj też: Oto potencjalne źródło energii odnawialnej. Kolejny pomysł na walkę ze zmianami klimatu
Poprawa nastąpiła nie tylko w przypadku procesu rozbijania cząstek, ale również polegającego na dodawaniu elektronów i protonów do dwutlenku węgla. W obu przypadkach aminokwasy pomogły w zwiększeniu wydajności reakcji. Niestety nadal trudno mówić o produkcji paliwa na dużą skalę – z tego względu sztuczna fotosynteza nie może jeszcze stanowić realnej opcji, ale bez wątpienia ma potencjał, aby się takową stać.