Pētnieki ieguva enerģiju daļēji mākslīgās fotosintēzes ceļā, kurā ūdens augos tiek sadalīts ūdeņradī un skābeklī. Jaunā metode ļāva viņiem palielināt saražotās enerģijas daudzumu.
Biologi ir atraduši jaunu veidu, kā saules enerģiju izmantot labiem mērķiem. Mainot fotosintēzes mehānismu augos, viņi iemācījās sadalīt ūdeni ūdeņradī un skābeklī, vienlaikus atbrīvojot enerģiju. Par to tika publicēts raksts Nature Energy.
Fotosintēze pati par sevi ir saules gaismas "pārvēršanas enerģijā" process, ko augi izmanto. Skābeklis ir augu absorbētā ūdens sadalīšanās blakusprodukts. Varbūt fotosintēze ir vissvarīgākā reakcija uz visu dzīvi uz Zemes, jo tā gandrīz visu planētas atmosfērā rada skābekli. Ūdeņradim, kas veidojas arī ūdens sadalīšanas laikā fotosintēzes laikā, ir potenciāls būt videi draudzīgam un neizsmeļamam enerģijas avotam.
Pētnieku komanda Kembridžas universitātes Sentdžona koledžas akadēmiķu vadībā mākslīgās fotosintēzes laikā saules gaismu izmantoja, lai sadalītu ūdeni ūdeņradī un skābeklī, ko zinātnieki ir koriģējuši ar bioloģiskiem komponentiem un jaunām tehnoloģijām. Izmantojot šo metodi, augi absorbē vairāk saules gaismas nekā parasti.
“Dabiskā fotosintēze ir neefektīva, jo tā tika izstrādāta tikai augu izdzīvošanai, tāpēc tā nodrošina minimālo nepieciešamo enerģiju - tikai 1-2% no tā, ko tā potenciāli var izdalīt,” komentēja viena no darba autorēm Katarzyna Sokol.
Mākslīgā fotosintēze notiek jau daudzus gadu desmitus, taču tā nekad nav tikusi veiksmīgi izmantota atjaunojamās enerģijas radīšanai, jo tās pamatā ir dārgi un toksiski katalizatori. Tā paša iemesla dēļ neviens nemēģināja to izmantot rūpnieciskā līmenī.
Eksperimentāls iestatījums, kurā tika veikts daļēji mākslīgās fotositēzes process.
Kembridžas pētījums ir daļa no liela mēroga centieniem uzlabot daļēji mākslīgo fotosintēzi ar mērķi virzīties uz pilnīgi mākslīgu fotosintēzi, izmantojot fermentus.
Reklāmas video:
Pētnieku grupa, kuru vadīja Sokol, ne tikai spēja palielināt saražotās un saglabātās enerģijas daudzumu, bet arī aktivizēja fotosintēzes procesu aļģēs, kas tūkstošiem gadu nav bijusi aktīva.
“Hidrogenāze ir aļģēs atrodams enzīms, kas var samazināt protonu skaitu ūdeņradī. Evolūcijas gaitā tā ražošana aļģēs tika deaktivizēta, jo tā nebija nepieciešama izdzīvošanai. Mēs varējām pārvarēt šo ierobežojumu un sasniegt vēlamo reakciju - sadalīt ūdeni ūdeņradī un skābeklī,”skaidroja Sokols.
Pētniece cer, ka viņas grupas izstrādātā tehnika tiks piemērota novatoriskām saules enerģijas pārveidošanas sistēmām. Tas ir pirmais modelis, kas veiksmīgi izmanto hidrogēzes un fotosistēmas daļēji mākslīgas fotosintēzes procesam, kuru pilnībā ierosina saules gaisma.
Pirms diviem gadiem reāls sasniegums šajā jomā bija Jūlijas pētījumu centra zinātnieku izveidots mākslīgās fotosintēzes līdzeklis. Ierīces darba prototips bija maza autonoma iekārta, kuras darba virsmas laukums bija tikai 64 kvadrātcentimetri.
Ksenija Muraševa