Štúdia šiestich chemikov zo Chicagskej univerzity v nedávnej štúdii predstavuje, ako by mohla vzniknúť umelo vytvorená fotosyntéza. Pokiaľ by projekt úspešne napredoval, poskytol by nové riešenia v rámci udržateľnej verzie budúcnosti.

Nové získavanie energie

Fotosyntéza je súbor procesov, pri ktorých rastliny premieňajú slnečné žiarenie a molekuly vody na využiteľnú energiu vo forme glukózy. Na to používajú pigment (chlorofyl), bielkoviny, enzýmy a kovy. Je teda zrejmé, že bez prirodzenej fotosyntézy by sme tu neboli. Vyrába kyslík, ktorý dýchame a vytvára jedlo, ktoré jeme. Hoci je dostatočná na to, aby udržala nažive rastliny, nedosahuje množstvo energie potrebnej na poháňanie našich domovov a dopravných prostriedkov.

Posledné dve storočia sa ľudia spoliehali na koncentrovanú energiu z fosílnych palív. Ide o vyčerpateľné zásoby, ktoré majú negatívny vplyv na zemskú klímu. Novou možnosťou pre naše využitie by sa jedného dňa mohla stať umelá fotosyntéza.

Prepracovanie rastlinného systému na výrobu vlastných druhov palív predstavuje pre vedcov náročnú výzvu. Chemické vybavenie jedného listu má zložitú stavbu a nie je také ľahké ho premeniť na náš vlastný účel. Hoci si tento projekt na oficiálne predstavenie ešte chvíľu počká, z krátkodobého hľadiska môže byť užitočný na výrobu iných chemikálií.

INZERCIA

Vylepšili doterajšie metódy

Fotosyntéza je postavená tak, aby vytvárala uhľohydráty, ktoré sú skvelé pre nás, ale nie naše autá. Vozidlá na svoje spojazdnenie potrebujú koncentrovanejšiu energiu. Alternatívy k fosílnym palivám tak musia byť energeticky hustejšie, ako napríklad v prípade etanolu alebo metánu.

Ak vyviniete dobré chemické látky, možno ich zapojiť do mnohých systémov. Výnimkou nie je ani fotosyntéza. zdroj: pexels.com

„Najväčšou výzvou, ktorú si mnohí ľudia neuvedomujú, je, že ani príroda nemá riešenie na pokrytie využívaného množstva energie,“ uviedol Wenbin Lin, jedenz chemikov na Chicagskej univerzite. Nová štúdia uvádza desaťkrát efektívnejšie výsledky ako predchádzajúce metódy syntetickej fotosyntézy.

Trafiť správny pomer chemických reakcií je zložité, ľudia sa už desaťročia snažia napodobniť prirodzené fungovanie prírody. Lin a jeho laboratórny tím si mysleli, že by mohli skúsiť pridať niečo, čo systémy umelej fotosyntézy doteraz nezahŕňali: aminokyseliny.

Upravené reakcie

Komplikovaný proces zahŕňa dva dôležité kroky. Voda sa oddelí od oxidu uhličitého a opätovne spája atómy do podoby sacharidov. Výskumný tím musel vytvoriť systém, ktorý by namiesto toho produkoval metán alebo CH4, čo je uhlík obklopený štyrmi molekulami vodíka.

Aby to urobili, začali reakciu s organickými molekulami obsahujúcimi uhlík. Jednotlivé vrstvy kovovo-organickej štruktúry ponorili do roztoku kobaltu. Tento prvok sa využíva pri zachytávaní elektrónov a ich pohybe počas chemických reakcií. Do zmesi pridali aminokyseliny, molekulárne stavebné kamene bielkovín.

Krok sa ukázal ako úspešný. Podarilo sa im zlepšiť obe polovice reakcie: proces, ktorý rozdeľuje vodu a ten, ktorý pridáva elektróny a protóny do oxidu uhličitého. V oboch prípadoch aminokyseliny pomohli reakcii prebiehať efektívnejšie.

Otvorili dvere ďalším pokusom

Dokonca aj s výrazne zlepšeným výkonom má umelá fotosyntéza pred sebou ešte dlhú cestu, kým dokáže vyprodukovať dostatok paliva, aby sa mohla používať globálne. Pozitívnou správou však je, že tím pochopil doteraz nepoznaný proces.

Čistú energiu môžeme vytvoriť s netoxickými, ľahko dostupnými zdrojmi. zdroj: pexels.com

Ak keď systém v súčasnosti nie je dostatočne efektívny na to, aby poháňal autá alebo vykuroval domy, môže sa využívať na iné účely. Do úvahy prichádza napríklad farmaceutický priemysel, ktorý by reakcie uplatnil pri výrobe základných chemikálií pre liečivá.

Doteraz sme poznali veternú a solárnu energiu ako dve hlavné formy čistej energie. Syntetická fotosyntéza by tým pádom dramaticky zmenila trh v rámci obnoviteľných zdrojov. Ľahko skladovateľná energia bez potreby objemných batérií je vždy vhodnou voľbou pre ekologickejší chod spoločnosti.

Zdroje: www.livescience.com, www.news.uchicago.edu

Zdroj titulnej fotografie: www.unsplash.com