Ludzie posiadają wiele umiejętności, których inne organizmy, na przykład rośliny nie potrafią, jak na przykład chodzenie, mówienie, zmysł wzroku, dotyku i słuchu. Jedyną rzeczą, której możemy zazdrościć roślinom, jest wytwarzanie energii bezpośrednio ze słońca.
Jednak proces polegający na wytwarzaniu energii użytkowej ze światła słonecznego – nazywany fotosyntezą – wkrótce może być dostępny dla ludzi, którzy energię słoneczną wykorzystają do produkcji czystego i wydajnego paliwa. Energia, pochodząca ze światła słonecznego, która w ciągu godziny dociera na Ziemię, jest na tyle duża, że w zupełności może zaspokoić zapotrzebowanie ludzi na energię przez cały rok.
Yulia Pushkar, biofizyk i profesor fizyki w Purdue’s College of Science pracuje nad znalezieniem sposobu na wykorzystanie tej energii dzięki naśladowaniu roślin. Energia pobierana z wiatru i słońca wykorzystywana przez fotoogniwa to forma czystej energii. Dodanie kolejnej w postaci sztucznej fotosyntezy wpłynęłoby znacząco na cały rynek energii odnawialnej. Łatwe magazynowanie energii i rezygnacja ze stosowania dużych, nieporęcznych baterii pozytywnie odmieniłaby zdolność człowieka do czystego i wydajnego zasilania społeczeństwa w energię elektryczną.
Formy czystej energii dostępne już ludziom, jak turbiny wiatrowe i fotowoltaika mają swoje negatywne strony odnośnie m.in. wpływu na środowisko. Badaczka Pushkar liczy na to, że syntetyczna fotosynteza uchroni się przed tymi wadami.
– My i inni naukowcy na całym świecie pracujemy niezwykle ciężko, aby wynaleźć nowe źródła energii. Energii, która jest czysta i zrównoważona, którą możemy stworzyć z nietoksycznych, łatwo dostępnych elementów. Nasza sztuczna fotosynteza jest drogą naprzód – tłumaczy Yulia Pushkar.
Bliska do sztucznej fotosyntezy jest fotowoltaika, która polega na przetwarzaniu światła słonecznego na energię elektryczną. Fotosynteza jest jednak wydajniejsza. Proces ten potrafi gromadzić 60% energii słonecznej w postaci energii chemicznej w związanych z nią biomolekułach.
– W przypadku sztucznej fotosyntezy nie ma podstawowych ograniczeń fizycznych. Można bardzo łatwo wyobrazić sobie system, który jest wydajny w 60%, ponieważ mamy już precedens w naturalnej fotosyntezie. A gdybyśmy byli bardzo ambitni, moglibyśmy nawet wyobrazić sobie system o sprawności sięgającej 80% – informuje Pushkar.
Badacze współpracujący z Pushkar naśladują proces fotosyntezy za pomocą sztucznego liścia, który magazynuje światło i rozdziela cząsteczki wody, aby stworzyć wodór. Pierwiastek ten można wykorzystać jako paliwo samoistne w ogniwach paliwowych lub jako dodatek do innych paliw wbudowany w ogniwa paliwowe, w celu zasilania zarówno pojazdów, domów, urządzeń elektrycznych, laboratoriów jak i wielu innych urządzeń lub pomieszczeń. O odkryciach Pushkar można poczytać w czasopiśmie Chem Catalysis: Cell Press.
Fotosynteza to proces wieloaspektowy i przez to bardzo skomplikowany. Yulia Pushkar przypuszcza, że w czasie 10-15 lat zostanie osiągnięty postęp odpowiedni do wprowadzenia komercyjnych systemów sztucznej fotosyntezy.
Źródła:
https://www.enn.com/
https://www.purdue.edu
