A félig mesterséges fotoszintézis új módszere megnövelte a természetes folyamat hatékonyságát drága és mérgező katalizátorok használata nélkül

@GonzaloSyldavia MADRID Frissítve: 2018.05.09. 16:21

módot

Kapcsolódó hírek

Évtizedek óta számos tudós dolgozik a megújuló és tiszta energia megszerzésének új módjain. Az egyik a fotoszintézishez folyamodik, egy olyan természeti jelenséghez, amelyen a legtöbb élet a Földön múlik, és amely a növények és mikroorganizmusok munkájának köszönhetően több milliárd éven át tápanyagokat és oxigént termelt.

A Nature Energy-ben nemrégiben megjelent új tanulmány a fotoszintézis szabályozásának és hatékonyságának javításának új módját javasolta. Ehhez egy olyan enzimet aktiváltak, amely általában nem működik, és mesterséges eszközt alkalmaztak a reakciók végrehajtására. Ennek eredményeként sikerült a vizet oxigénre (O2), hidrogénre (H2) és hidrogénre osztani hatékonyabban nyerhet energiát, mint a természetes fotoszintézis.

A szerzők, a Cambridge-i Egyetem (Egyesült Királyság) kutatói Katarzyna Sokol vezetésével azt állítják, hogy ez a félig mesterséges fotoszintézis több napfényt képes elnyelni, mint a természetes fotoszintézis.

„A természetes fotoszintézis nem hatékony, mert a túlélés lehetővé tétele érdekében fejlődött, így a legkevesebb szükséges energiát termeli. Ez a annak egy-két százaléka, amit elő tudna állítani és tárolni tudna», Nyilatkozatában biztosította Sokol.

A kutatók nem először próbálják meg megvalósítani a mesterséges fotoszintézist. Hagyományosan, Ezekkel a technológiákkal az a probléma, hogy mesterséges katalizátoroktól függenek, mérgező és drága molekulák, hogy hatékonyak legyenek. Ez nagyon megnehezíti számukra az ipari felhasználást.

Ebben az esetben a kutatók enzimek használatát választották a folyamat hatékonyságának javítása érdekében. A legfontosabb a hidrogenázban van: "A hidrogenáz az algákban jelen lévő enzim, amely képes a protonokat hidrogénné redukálni - vagyis az elektronokat pozitív hidrogénionokká építi be" - magyarázta Sokol. "Az evolúció során ezt az enzimet inaktiválták, mert nem szükséges a túléléshez, de sikerült újraaktiválnunk működését a kívánt reakció elérése érdekében, a vizet hidrogénné és oxigénné osztva".

Mint Sokol elmagyarázta ennek az újságnak, ebben az esetben az újdonság az, hogy először mesterségesen kapcsolták a hidrogénáz enzimet a II fotoszisztémával, egy nagy fehérjekomplexummal, amely oxidálja a növényekben és mikroorganizmusokban a vizet, és hidrogént és oxigént képez. Szóval? A nagy előny, amint azt a kutató kifejtette, hogy ez növeli a reakciók hatékonyságát és szelektivitását.

"Ez a modell az első, amely a hidrogénázt és a II fotoszisztémát használja a víz hidrogénre (H2) és oxigénre (O2) történő lebontására, csak napfényben" - mondta Katarzyna Sokol. "Ez egy mérföldkő a félig mesterséges fotoszintézisben, amely a szintetikus és az anyagbiológiát egyesíti a fenntartható energia megszerzésében és tárolásában".

Véleményük szerint be tudták mutatni, hogy a polimerek és a mesterséges színezékek hogyan kapcsolhatók össze a kívánt vízbontás érdekében anélkül, hogy további beavatkozásra lenne szükség. "Munkánk számos kihívást leküzd, amelyek a biológiai és a szintetikus anyagok összekapcsolásával járnak, és ezáltal eszközöket nyújtanak a jövő félig mesterséges rendszerek kifejlesztésére".

A tanulmány szerzői remélem, hogy a megállapítások lehetővé teszik új modellek kidolgozását napenergia előállítására és tárolására, különféle reakciók és energiatermelésre képes eszközök építése természetes fénnyel.

Sokol azonban elismerte, hogy ez a kutatás elsősorban a koncepció bizonyítéka, és hogy "még mindig túl törékeny a valódi technológia számára". A pozitív pontok közül kiemeli, hogy sikerült a "törékeny enzimeket" "katalizátor sejtekkel" helyettesíteni. Talán az ilyen munkáknak köszönhetően tiszta és olcsó módon lehet energiát nyerni.