Одна з найважливіших реакцій на планеті

Фотосинтез – це процес, який рослини використовують для перетворення сонячного світла на енергію. Кисень утворюється як побічний продукт фотосинтезу, коли вода, поглинена рослинами, “розщеплюється”. Це одна з найважливіших реакцій на планеті, тому що вона є джерелом майже всього кисню у світі. Водень, що утворюється під час поділу води, потенційно може бути зеленим і необмеженим джерелом відновлюваної енергії.

“Природний фотосинтез неефективний. Він еволюціонував просто для того, щоб вижити, тому він споживає мінімальну кількість енергії – близько 1-2% того, що він міг потенційно конвертувати і зберігати”.

– Катаржина Сокол, одна з авторів дослідження.

Штучний фотосинтез існує вже багато десятиліть, але про його успішне використання для створення поновлюваних джерел енергії говорити поки не доводилося. Причина в тому, що такий процес заснований на використанні каталізаторів, які часто є дорогими і токсичними.

Розбудили водорості

У новому дослідженні, яке провели вчені з Коледжу Святого Іоанна в Кембриджському університеті, для вивчення нових способів виробництва і зберігання сонячної енергії використовувався частково штучний фотосинтез. Природне сонячне світло стало джерелом для перетворення води на водень і кисень, використовуючи суміш біологічних компонентів і технологій. Цей метод дозволив поглинути більше сонячного світла, ніж природний фотосинтез. Матеріали дослідження можуть бути корисними для виробництва відновлюваної енергії. 

Це дослідження є частиною нової області по вивченню частково штучного фотосинтезу, метою якої є подолання обмежень повністю штучного фотосинтезу шляхом використання ферментів для створення бажаної реакції. Сокол та її команді дослідників не тільки вдалося поліпшити кількість виробленої і збереженої енергії, їм вдалося активувати процес у водоростях, які “спали” протягом тисячоліть.

“Гідрогеназа – це фермент, присутній у водоростях, здатний відновлювати протони в водні. Під час еволюції цей процес був дезактивований за відсутністю потреби. Нам вдалося обійти інертність і досягти бажаної реакції – поділ води на водень і кисень”.

– Катаржина Сокол.

Сокол має надію, що результати дозволять розробити інноваційні моделі системи для перетворення сонячної енергії:

“Дивно, що ми можемо вибирати бажані процеси і домагатися тієї реакції, яка неможлива в природі. Це може стати відмінною платформою для розробки сонячних технологій. Цей підхід можна використовувати, щоб об’єднати інші реакції”.

Доктор Ервін Рейснер назвав дослідження важливою віхою:

“Ця робота вирішує безліч важких завдань, пов’язаних з інтеграцією біологічних і органічних компонентів у неорганічні матеріали для створення напівштучних пристроїв і відкриває інструментарій для розробки майбутніх систем перетворення сонячної енергії”.

Дізнатись більше :

St John's College