Fotosynteesiä matkien

Nanobitteja-sivusto uusin katsausartikkeli käsittelee keinotekoista fotosynteesiä.

Luonnon oma fotosynteesi vastaa maapallon energiantuottajana melkoista osaa ja siksi tiedemiehiä kiinnostaa valjastaa sellainen keinotekoisin menetelmin ihmiskunnan käyttöön.

Keinotekoisen fotosynteesin tavoitteena on muun muassa varastoida auringonvalon energiaa polttoaineen kemiallisiin sidoksiin.

Teknisesti tavoitteeseen pyritään valosähkökemiallisen kennon (PEC) avulla. Tässä ratkaisussa yhdistyvät aurinkokennot ja elektrolyysikennot yhdeksi toimivaksi yksiköksi.

Tämä vaatii erilaisten puolijohderatkaisujen sovittamista kemiaan ja vesiympäristöön sekä niistä aiheutuviin ongelmiin. Mutta kunnianhimoisimmissa tutkimusohjelmissa on saavutettu myös tuloksia.

Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) -ohjelmassa tavoitteena oli löytää kustannustehokas tapa tuottaa polttoaineita käyttäen panoksina vain auringonvaloa, vettä ja hiilidioksidia.

Viisivuotisen ohjelman aikana on onnistuttu luomaan täysin integroitu yksittäinen materiaali, joka toimii täydellisenä aurinkoperustaisena veden hajottamisen järjestelmänä.

Lawrence Berkeley National Laboratoryn (Berkeley Lab) tutkijaryhmä on puolestaan kehittänyt biologis-epäorgaanista hybridiä lähestymistapaa, jossa lopputuotteina on erilaisia kemian teollisuuden välituotteita. Tässäkin järjestelmässä hyödynnetään ympäristölle haitallista hiilidioksidia yhtenä tuotantopanoksena sekä mikrobeja tuottamaan asetaattia ja metaania.

Uusin tutkimussuunta on plasmoniikkaan perustuvat ratkaisut. Äskettäin Rice Universityn tutkijat esittelivät ratkaisujaan hyödyntää plamonisten rakenteiden tuottamia kuumia elektroneja parantamaan aurinko-sähköksi muunnostehokkuutta.