Martin Kysilka, 21. ZÁŘÍ 2019
Co to je: Nová studie z Cambridgské univerzity odhalila unikátní techniku poloumělé fotosyntézy, která by mohla vést k neomezenému zdroji energie.
Ačkoliv umělá fotosyntéza je už nějaký čas možná, vědcům se doposud nepodařilo využít její potenciál tak, aby byla použitelná v průmyslové energetice. Její procesy totiž spoléhaly na přítomnost drahých toxických katalyzátorů. Vědcům se sice již dávno podařilo zvýšit efektivitu procesů umělé fotosyntézy a to až pětinásobně, ale i tak to stále to bylo málo. Přírodní fotosyntéza totiž konvertuje pouze 1-2 procenta z původního zdroje.
Tým vedený vědkyní Katarzynou Sokolovou ze St John's College (University of Cambridge) upgradoval fotosyntézu a vytvořil její poloumělou verzi, která obsahuje jak přírodní, tak umělé komponenty. Použili k tomu přírodní sluneční záření, aby s ním štěpili vodu na vodík a kyslík.
Tým se během výzkumu zaměřil na enzym zvaný hydrogenáza, který lze běžně najít v mořských řasách. Tento enzym, který byl deaktivován po dobu několika milionů let, dokáže katalyzovat vratnou oxidaci molekulárního vodíku. Vědcům se však podařilo hydrogenázu opět aktivovat, čímž se enzym opět zapojil do štěpení vody na vodík a kyslík. Hydrogenázu následně použili jako katodu a zapojili ji do bio-syntetického systému spolu s fotoanodou z oxidu titaničitého. Tím vyvinuli foto-elektro-chemický systém kombinující jak organické, tak i anorganické procesy.
„Hydrogenáza je enzym přítomný v řasách, který je schopen redukovat protony na vodík. Během evoluce byl tento proces deaktivován, protože nebyl nutný k přežití řas. Podařilo se nám úspěšně obejít tuto nečinnost, abychom dosáhli kýžené reakce – rozdělení vody na vodík a kyslík,“ vysvětluje Katarzyna Sokolová.
Proč právě fotosyntéza?
Hlavním problémem dnešních obnovitelných zdrojů je absence flexibilních chytrých sítí a baterií. Když slunce nesvítí nebo vítr nefouká, hrozí kolaps sítě. Naopak když je energie přebytek, není jí kde skladovat. Produktem umělé fotosyntézy je tekuté palivo, které umíme velmi levně a efektivně skladovat.
Dopad: Vědci z Cambridge jako první na světě úspěšně zapojili hydrogenázu a fotosystém II do systému poloumělé fotosyntézy, kterou pohání výhradně solární energie. Vedoucí výzkumu Katarzyna Sokolová je přesvědčená, že jejich výzkum povede k vývoji nových technologií a systémů v solární energetice.
Mnoho expertů se domnívá, že tato nová metoda by mohla najít velké uplatnění při dobývání vesmíru. Jedním z největších problémů kosmických raket a lodí je nedostatek paliva, které lze čerpat pouze na Zemi. Právě to by mohla vyřešit umělá fotosynzéza.
Ačkoliv se jedná vskutku o fascinující objev, efektivita poloumělé fotosyntézy je nyní stále velmi malá. Samotný proces bude potřeba podpořit ještě jinými technologiemi, aby získávání energie bylo méně komplikované a především rychlé.
.jpg&t=2)
