Forskere brugte semi kunstig fotosyntese til at skabe solenergi

En af de mere lange forsøg på ikke alene at udvikle mere vedvarende energi, men også at hjælpe med at afbøde klimaændringerne ved at fjerne kuldioxid fra atmosfæren er en proces kaldet kunstig fotosyntese. Som navnet antyder, omfatter dette felt bestræbelser på at gøre, hvad planter skal splitte vandmolekyler i energibesparende brint og åndbart ilt ved hjælp af naturligt sollys - os selv på en måde, der er mere energieffektiv.

Hvis forskere kan finde ud af, hvordan man genskaber processen, hvor planter omdanner klimaopvarmning af CO2 til ren energi, kunne vi udvikle teoretisk ubegrænset ren energi, ikke kun for mennesker her på planeten Jorden, men også for de mennesker, der (forhåbentlig) en dag vil har brug for ren luft og energi for at udforske og udvikle levedygtige strukturer i rummet. Det er en ambition, der mindst går tilbage til en 1912 Videnskab papir, men der har været forhindringer, nemlig at det kræver brug af dyre, ofte forurenende katalysatorer.

Heldigvis siger en gruppe forskere ved St. John's College ved University of Cambridge, at de måske har opdaget en løsning ved at splitte oxygen- og hydrogenmolekylerne i vand med en blanding af naturlige processer og menneskeskabte teknologier. Det er en proces, de kalder semi-kunstig fotosyntese, og de siger, at det kan hjælpe med at revolutionere udviklingen af ​​vedvarende energi. Deres resultater blev offentliggjort mandag i Natur.

"Naturlig fotosyntese kan betragtes som den biologiske plan for omdannelse af solenergi til kemisk energi og solenergi," forklarede første forfatter Katarzyna Sokó i en email til Inverse. "Sammenlignet med naturlig fotosyntese gør dette nye system mere effektiv brug af sollysspektret, leverer høje konverteringsudbytter og omgår flere konkurrerende metaboliske veje, som ikke kan opnås ved hjælp af syntetisk biologi eller materialevidenskab alene."

Hvad er halv kunstig fotosyntese?

Semi kunstig fotosyntese er et relativt nyt forskningsfelt, der forsøger at genskabe fotosyntese ved hjælp af en blanding af syntetisk biologi og materialevidenskab med henblik på vedvarende energi applikationer. Cambridge-undersøgelsen fokuserede på et enzym fundet i alger kaldet hydrogengenase, som plejede at opdele hydrogen- og vandmolekyler i en proces, der stoppede, forekom naturligt, fordi det ikke længere er nødvendigt for algernes overlevelse.

"Vores arbejde … giver værktøjskassen til udvikling af fremtidige semi-kunstige systemer til energikonvertering og" re-wired "andre fotosyntetiske veje", tilføjede Sokó. "For eksempel kan den semi-kunstige tandem system applikation udvides ud over vand splittelse reaktion på photocatalyse en bred vifte af reaktioner, såsom omdannelse af drivhusgassen, CO2 til et brændstof."

For nu er enheden kun et bevis på konceptet. Sokó uddybede, at det er "relativt for skrøbeligt" til industrielle anvendelser. Den mest hjertelige takeaway, sagde hun, kunne være det faktum, at så mange forskellige forskere med så vildt forskellige ekspertområder kunne samarbejde om at løse et så vigtigt problem.

"Det var overraskende udfordrende, hvor mange forskellige tværfaglige områder og ekspertområder der var behov for for at udvikle dette system, herunder materialevidenskab, nanoteknologi, uorganisk kemi, syntetisk kemi og biokemi," sagde hun. "Det tog mange års forskning og samarbejde for at få nok viden."

Forskere ser innovationer som disse som vigtige, ikke kun for at sikre en fremtidig vedvarende energi, men også for at sikre, at fremtidens rumfartøjer kan rejse lange afstande. Tilbage i juli udarbejdede en international gruppe videnskabsmænd et papir om, hvordan man gennemfører eksperimenter med fotoelektrokemiske eksperimenter i tyngdekraftsmiljøer.

Målet med dette projekt er at lede efter måder, som forskere kan udføre eksperimenter som Cambridge-holdet, men i rummet.

Yderligere rapportering af Sarah Sloat.