Mokslininkai naudojo pusiau dirbtinę fotosintezę saulės energijos kūrimui

Vienas iš ilgesnių šūvių pastangų ne tik sukurti daugiau atsinaujinančios energijos, bet ir padėti sušvelninti klimato kaitą pašalinant anglies dioksidą iš atmosferos yra procesas, vadinamas dirbtine fotosintezė. Kaip rodo pavadinimas, ši sritis apima pastangas, kad augalai būtų padalinti vandens molekules į energiją naudojančius vandenilius ir kvėpuojamą deguonį, naudojant natūralią saulės šviesą - save energiją taupančiu būdu.

Jei mokslininkai gali išsiaiškinti, kaip atkurti procesą, kuriame augalai konvertuoja klimato atšilimą CO2 į švarią energiją, mes galėtume teoriškai sukurti neribotą švarią energiją ne tik žmonėms čia, planetoje, bet ir žmonėms, kurie (tikiuosi) vieną dieną reikia švaraus oro ir energijos, siekiant ištirti ir plėtoti gyvas struktūras erdvėje. Tai ambicija, kuri bent jau siekia 1912 m Mokslas popieriaus, tačiau buvo kliūčių, būtent, kad reikia naudoti brangius, dažnai teršiančius katalizatorius.

Laimei, Kembridžo universiteto Šv. Jono koledžo tyrinėtojų grupė sako, kad jie galėjo atrasti problemą, sėkmingai skaldydami deguonies ir vandenilio molekules vandenyje, naudodami natūralių procesų ir žmogaus sukurtų technologijų mišinį. Tai procesas, kurį jie vadina pusiau dirbtine fotosinteze, ir jie sako, kad tai gali padėti iš esmės pakeisti atsinaujinančios energijos plėtrą. Jų išvados buvo paskelbtos pirmadienį Gamta.

„Natūrali fotosintezė gali būti laikoma biologiniu saulės energijos konversijos į cheminę energiją ir saulės energiją planu“, - sakė pirmasis autorius Katarzyna Sokó el. Inversinis. „Palyginti su natūralia fotosinteze, ši nauja sistema efektyviau naudoja saulės šviesos spektrą, duoda aukštus konversijos derlius ir apeina kelis konkuruojančius medžiagų apykaitos kelius, kurių negalima pasiekti naudojant vien tik sintezės biologiją ar medžiagų mokslą“.

Kas yra pusiau dirbtinė fotosintezė?

Pusiau dirbtinė fotosintezė yra palyginti nauja mokslinių tyrimų sritis, kurioje bandoma atkurti fotosintezę, naudojant sintetinės biologijos ir medžiagų mokslo mišinį, atsižvelgiant į atsinaujinančios energijos programas. Kembridžo tyrime daugiausia dėmesio buvo skirta fermentams, randamiems dumbliais, vadinamais hidrogenaze, kurie buvo naudojami vandenilio ir vandens molekulių suskaidymui į procesą, kuris natūraliai nustojo veikti, nes jis nebėra reikalingas dumblių išgyvenimui.

„Mūsų darbas … suteikia įrankių, skirtų plėtoti būsimas pusiau dirbtines energijos konversijos sistemas ir„ perjungti kitus fotosintezės kelius “, - pridūrė Sokó. „Pvz., Pusiau dirbtinis tandeminės sistemos taikymas gali būti išplėstas ne tik dėl vandens suskirstymo reakcijos, kad fotokatalizuotų įvairias reakcijas, pvz., Šiltnamio efektą sukeliančių dujų konversiją į CO2.

Šiuo metu prietaisas yra tik koncepcijos įrodymas. „Sokó“ išsiaiškino, kad ji yra „gana trapi“ pramoniniams tikslams. Labiausiai gąsdinantis takas, sakė ji, gali būti tai, kad tiek daug skirtingų tyrinėtojų, turinčių tokią labai skirtingą kompetenciją, galėjo bendradarbiauti sprendžiant tokią svarbią problemą.

„Stebėtinai sudėtinga iššūkis, kiek įvairių šios srities multidisciplininių sričių ir kompetencijos sričių reikia, įskaitant medžiagų mokslą, nanotechnologijas, neorganinę chemiją, sintetinę chemiją ir biochemiją“, - sakė ji. „Tam, kad įgyti pakankamai žinių, užtruko daug metų tyrimų ir bendradarbiavimo“.

Mokslininkai mano, kad tokios naujovės yra būtinos ne tik atsinaujinančios energijos ateities užtikrinimui, bet ir užtikrinti, kad ateities kosminiai laivai galėtų keliauti ilgais atstumais. Liepos mėn. Tarptautinė mokslininkų grupė parengė dokumentą apie tai, kaip atlikti eksperimentinius eksperimentinius eksperimentus nulinės gravitacijos sąlygomis.

Šio projekto tikslas - ieškoti būdų, kuriais mokslininkai galėtų atlikti tokius eksperimentus kaip „Cambridge“ komanda, bet „Space“.

Papildomos Sarah Sloat ataskaitos.