De onderzoekers haalden energie uit semi-kunstmatige fotosynthese, een proces waarbij water in planten wordt afgebroken tot waterstof en zuurstof. Door de nieuwe methode konden ze de hoeveelheid geproduceerde energie vergroten.
Biologen hebben een nieuwe manier gevonden om zonne-energie voor goede doeleinden te gebruiken. Door het mechanisme van fotosynthese in planten te veranderen, leerden ze water te splitsen in waterstof en zuurstof, terwijl ze energie vrijkwamen. Hierover is een artikel gepubliceerd in Nature Energy.
Fotosynthese is zelf het proces waarbij zonlicht wordt 'omgezet' in energie, die planten gebruiken. Zuurstof is een bijproduct van de afbraak van water dat door de plant wordt opgenomen. Misschien is fotosynthese de belangrijkste reactie voor al het leven op aarde, omdat het bijna alle zuurstof in de atmosfeer van de planeet produceert. Waterstof, dat ook wordt gevormd tijdens het splitsen van water tijdens fotosynthese, heeft het potentieel om een milieuvriendelijke en onuitputtelijke energiebron te zijn.
Een team van onderzoekers onder leiding van academici van St. John's College aan de universiteit van Cambridge gebruikte zonlicht om water af te breken tot waterstof en zuurstof tijdens een proces van kunstmatige fotosynthese, dat wetenschappers hebben gecorrigeerd met biologische componenten en nieuwe technologieën. Bij deze methode nemen de planten meer zonlicht op dan normaal.
"Natuurlijke fotosynthese is niet effectief, aangezien het uitsluitend is ontwikkeld voor het voortbestaan van planten, dus het levert de minimaal vereiste energie - slechts 1-2% van wat het potentieel kan uitgeven", aldus een van de auteurs van het werk Katarzyna Sokol.
Kunstmatige fotosynthese bestaat al vele decennia, maar is nooit met succes gebruikt om hernieuwbare energie op te wekken, aangezien het gebaseerd is op de werking van dure en giftige katalysatoren. Om dezelfde reden probeerde niemand het op industrieel niveau te gebruiken.
Een experimentele opstelling waarin het proces van semi-kunstmatige photosytesis werd uitgevoerd.
De Cambridge-studie maakt deel uit van een grootschalige poging om semi-kunstmatige fotosynthese te verbeteren met als doel om te evolueren naar volledig kunstmatige fotosynthese met behulp van enzymen.
Promotie video:
Een team van onderzoekers onder leiding van Sokol was niet alleen in staat om de hoeveelheid geproduceerde en opgeslagen energie te vergroten, maar activeerde ook het proces van fotosynthese in algen, dat al millennia inactief is.
“Hydrogenase is een enzym dat in algen voorkomt en dat het aantal protonen in waterstof kan verminderen. In de loop van de evolutie werd de productie ervan in algen gedeactiveerd, omdat het niet nodig was om te overleven. We waren in staat om deze beperking te overwinnen en de gewenste reactie te bereiken: water splitsen in waterstof en zuurstof,”legde Sokol uit.
De onderzoekster hoopt dat de door haar groep ontwikkelde techniek wordt toegepast op innovatieve systemen voor het omzetten van zonne-energie. Het is het eerste model dat met succes hydrogenase en fotosystemen gebruikt voor een proces van semi-kunstmatige fotosynthese dat volledig wordt geactiveerd door zonlicht.
Twee jaar geleden was een echte doorbraak op dit gebied de creatie van een apparaat voor kunstmatige fotosynthese door wetenschappers van het Julich Research Center. Het werkende prototype van het apparaat was een kleine op zichzelf staande eenheid met een werkoppervlak van slechts 64 vierkante centimeter.
Ksenia Murasheva
