Forskere brukte Semi Artificial Photosynthesis for å lage solenergi

En av de mer lange innsatsene for ikke bare å utvikle mer fornybar energi, men også å bidra til å redusere klimaendringene ved å fjerne karbondioksid fra atmosfæren er en prosess som kalles kunstig fotosyntese. Som navnet antyder, omfatter dette feltet innsats for å gjøre hvilke planter som skal splitte vannmolekyler inn i energibesparende hydrogen og pustende oksygen ved hjelp av naturlig sollys - oss selv på en måte som er mer energieffektiv.

Hvis forskere kan finne ut hvordan å gjenopprette prosessen der planter konverterer klimaoppvarming CO2 til ren energi, kan vi utvikle teoretisk ubegrenset ren energi, ikke bare for mennesker her på planeten Jorden, men også for de som vil (forhåpentligvis) en dag trenger ren luft og energi for å utforske og utvikle levedyktige strukturer i rommet. Det er en ambisjon som i hvert fall daterer seg tilbake til 1912 Vitenskap papir, men det har vært hindringer, nemlig at det krever bruk av dyre, ofte forurensende katalysatorer.

Heldigvis sier en gruppe forskere ved St. John's College ved University of Cambridge at de kanskje har oppdaget en løsning ved å splitte oksygen- og hydrogenmolekylene i vann med en blanding av naturlige prosesser og menneskeskapte teknologier. Det er en prosess de kaller semi-kunstig fotosyntese, og de sier at det kan bidra til å revolusjonere utviklingen av fornybar kraft. Deres funn ble publisert mandag i Natur.

"Naturlig fotosyntese kan betraktes som den biologiske planen for konvertering av solenergi til kjemisk energi og solbrensler," forklarte første forfatter Katarzyna Sokó i en epost til Omvendt. "Sammenlignet med naturlig fotosyntese gjør dette nye systemet mer effektiv bruk av sollysspektret, leverer høye konverteringsutbytter, og omgår flere konkurrerende metabolske veier, som ikke kan oppnås ved bruk av syntetisk biologi eller materialvitenskap alene."

Hva er halv kunstig fotosyntese?

Semi-kunstig fotosyntese er et relativt nytt forskningsfelt som forsøker å gjenskape fotosyntese ved hjelp av en blanding av syntetisk biologi og materialvitenskap med et øye på fornybar energi. Cambridge-studien fokuserte på et enzym som finnes i alger som heter Hydrogenase, som pleide å dele hydrogen- og vannmolekyler i en prosess som sluttet å forekomme naturlig fordi det ikke lenger er nødvendig for alger overlevelse.

"Vårt arbeid … gir verktøykassen for å utvikle fremtidige semi-kunstige systemer for energikonvertering og" re-wire "andre fotosyntetiske veier," tilføyde Sokó. "For eksempel kan den semi-kunstige tandem system applikasjonen bli utvidet utover vann splitting reaksjon på photocatalyse et bredt spekter av reaksjoner, for eksempel konvertering av klimagass, CO2 til et drivstoff."

For nå, enheten bare et bevis på konsept. Sokó utdyste at det er "relativt for skjør" for industrielle applikasjoner. Den mest hjertelige takeaway, sa hun, kan være det faktum at så mange forskjellige forskere med så vidt forskjellige kompetanseområder kunne samarbeide med å løse et så viktig problem.

"Det var overraskende utfordrende hvor mange forskjellige tverrfaglige felt og kompetanseområder som trengs for å utvikle dette systemet, inkludert materialvitenskap, nanoteknologi, uorganisk kjemi, syntetisk kjemi og biokjemi," sa hun. "Det tok mange års forskning og samarbeid for å få nok kunnskap."

Forskere ser innovasjoner som disse som essensielle, ikke bare for å sikre fremtidig fornybar energi, men også for å sikre at fremtidens romfartøy kan reise lange avstander. Tilbake i juli produserte en internasjonal gruppe forskere et dokument om hvordan man utfører eksperimenter med fotoelektrokjemiske eksperimenter i nullgravitasjonsmiljøer.

Målet med dette prosjektet er å lete etter måter forskere kan utføre eksperimenter som i Cambridge-laget, men i Space.

Tilleggsrapportering av Sarah Sloat.