Keinotekoinen fotosynteesi

Vähentää hiilidioksidipäästöjä

Berkeley Labin ja University of California (UC) Berkeley tutkijat ovat luoneet puolijohtavien nanolankojen ja bakteerien hybridijärjestelmän, joka jäljittelee luonnon fotosynteesiä, jossa kasvit käyttävät auringonvalon energiaa syntetisoimaan hiilihydraatteja hiilidioksidista ja vedestä.

Uudenlainen keinotekoinen fotosynteesin järjestelmä syntetisoi hiilidioksidia ja vettä asetaatiksi, joka on yleinen rakennelohko nykyiselle biosynteesikemialle. Näin tämä järjestelmä ratkaisee osaltaan hiilidioksidin ongelmaa ottamalla sitä hyötykäyttöön.

Tämä mahdollisesti pelin muuttuvan läpimurto voi kerätä hiilidioksidipäästöjä ennen kuin ne päästetään ilmakehään ja sitten aurinkoenergian voimalla muuntaa hiilidioksidia arvokkaiksi kemiallisiksi tuotteiksi, kuten biohajoavat muovit, lääkkeet ja jopa nestemäiset polttoaineet.

"Uskomme, että järjestelmä on vallankumouksellinen edistysaskel keinotekoinen fotosynteesin alalla. Järjestelmällä on potentiaalia muuttaa perusteellisesti kemiaa ja öljyteollisuutta, siten että voimme tuottaa kemikaaleja ja polttoaineita täysin uusiutuvalla tavalla, eikä kaivamalla niitä syvältä maanpinnan alta." toteaa Berkeley Labin kemisti Peidong Yang.

Järjestelmässä pii- ja titaaninanolankojen ”metsä” kerää aurinkoenergiaa. Piistä valogeneroituneet elektronit välitetään bakteereille CO2:n pelkistämiseen samalla kun titaanioksidista generoituneet aukot jakavat vesimolekyylejä, tehden happea. Edelleen pelkistetty hiilidioksidi yhdistetään veden kanssa erilaisiksi kemiallisien tuotteiden synteesiksi.

Avain keinotekoisen fotosynteesi järjestelmän menestykseen on erottaa valon keruutehokkuuden ja katalyyttisen aktiivisuuden vaatimukset, mikä on mahdollista nanolanka/bakteerit hybriditeknologialla. Tällä lähestymistavalla, Berkeleyn tutkijaryhmä saavutti aurinkoenergian hyötysuhteen 0,38 prosenttia, joka on suunnilleen sama kuin lehdillä.

Myös kemiallisien molekyylien saannot olivat ryhmän mukaan rohkaisevia. Tutkijat kehittävät jo toisen sukupolven järjestelmää, jolla tavoitellaan aurinko-kemiallisen muuntamiseen kolmen prosentin hyötysuhdetta. Lopullinen tavoite on kymmenen prosenttia, mikä tekisi tekniikasta kaupallisesti kannattavaa.