Mga Mananaliksik na Ginamit Semi Artipisyal na Photosynthesis upang Lumikha ng Solar Energy

Ang isa sa mga mas matagal na pagsisikap na hindi lamang bumuo ng mas maraming renewable energy, kundi pati na rin upang makatulong na mapawi ang pagbabago ng klima sa pamamagitan ng pag-alis ng carbon dioxide mula sa kapaligiran ay isang proseso na tinatawag na artipisyal na potosintesis. Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang patlang na ito ay sumasaklaw sa mga pagsisikap na gawin kung ano ang mga halaman sa - split tubig molecules sa enerhiya-bestowing hydrogen at breathable oxygen gamit ang natural na sikat ng araw - ating sarili sa isang paraan na mas mahusay na enerhiya.

Kung malaman ng mga siyentipiko kung paano muling likhain ang proseso kung saan ang mga halaman ay nag-convert ng klima-warming CO2 sa malinis na enerhiya, maaari naming bumuo ng theoretically walang limitasyong malinis na enerhiya, hindi lamang para sa mga tao dito sa planeta Earth, kundi pati na rin para sa mga taong nais (sana) isang araw kailangan ng malinis na hangin at enerhiya upang masaliksik at bumuo ng mga estrakturang maipahihintulot sa kalawakan. Ito ay isang ambisyon na hindi bababa sa mga petsa pabalik sa isang 1912 Agham papel, ngunit nagkaroon ng mga hadlang, lalo na nangangailangan ito ng paggamit ng mahal, kadalasang polluting catalysts.

Sa kabutihang palad, ang isang pangkat ng mga mananaliksik sa St. John's College sa Unibersidad ng Cambridge ay nagsabi na maaaring natuklasan nila ang isang workaround sa pamamagitan ng matagumpay na paghahati ng oxygen at hydrogen molecule sa tubig gamit ang isang halo ng mga natural na proseso at mga teknolohiya ng manmade. Ito ay isang proseso na tinatawag nilang semi-artipisyal na potosintesis, at sinasabi nila na maaaring makatulong itong baguhin ang pag-unlad ng renewable power. Ang kanilang mga natuklasan ay inilathala noong Lunes Kalikasan.

"Ang natural na potosintesis ay maaaring isaalang-alang bilang biological blueprint para sa conversion ng solar energy sa kemikal na enerhiya at solar fuels," paliwanag ng unang may-akda Katarzyna Sokó sa isang email sa Kabaligtaran. "Kung ikukumpara sa likas na potosintesis, ang bagong system na ito ay gumagawa ng mas mahusay na paggamit ng solar light spectrum, naghahatid ng mataas na magbubunga ng conversion, at bypass ng ilang nakikipagkumpitensya na mga pathway ng metabolic, na hindi matamo gamit ang synthetic biology o science material alone.

Ano ang Semi Artipisyal na Photosynthesis?

Ang artipisyal na semi-artipisyal na potosintesis ay isang medyo bagong larangan ng pananaliksik na sumusubok na muling likhain ang potosintesis gamit ang isang halo ng sintetikong biology at mga materyales sa agham na may isang mata sa mga nababagong enerhiya na mga application. Ang pag-aaral sa Cambridge ay nakatuon sa isang enzyme na natagpuan sa algae na tinatawag na Hydrogenase, na ginagamit upang hatiin ang mga hydrogen at mga molecule ng tubig sa isang proseso na tumigil sa natural na pagyari dahil hindi na ito kinakailangan para sa kaligtasan ng algae.

"Ang aming trabaho … ay nagbibigay ng toolbox para sa pagbuo ng hinaharap na semi-artipisyal na sistema para sa conversion ng enerhiya at muling pag-wire ng iba pang mga path ng photosynthetic," dagdag ni Sokó. "Halimbawa, ang application ng semi-artipisyal na sistema ng tandem ay maaaring mapalawak nang higit sa paghati ng tubig sa reaksyon sa photocatalyse ng malawak na reaksyon, tulad ng conversion ng greenhouse gas, CO2 sa isang gasolina."

Sa ngayon, ang aparato ay isang patunay lamang ng konsepto. Sinabi ni Sokó na ito ay "medyo masyadong marupok" para sa pang-industriyang mga aplikasyon. Ang pinaka-nakakalugod na takeaway, sabi niya, ay maaaring ang katotohanan na napakaraming iba't ibang mga mananaliksik na may ganitong mga iba't ibang lugar ng kadalubhasaan ay nakikipagtulungan sa paglutas ng gayong mahalagang problema.

"Nakapagtataka ang hamon kung gaano karami ang iba't ibang mga larangang multi-disciplinary at mga aspeto ng kadalubhasaan ang kailangan upang maunlad ang sistemang ito, kabilang ang mga materyales sa agham, nanotechnology, inorganic chemistry, synthetic chemistry at biochemistry," sabi niya. "Nagkuha ng maraming taon ng pananaliksik at pakikipagtulungan upang makakuha ng sapat na kaalaman."

Nakikita ng mga mananaliksik ang mga makabagong likhang tulad ng mga mahahalagang hindi lamang para sa pagtiyak ng isang renewable energy future kundi para sa pagtiyak na ang space craft ng hinaharap ay maaaring maglakbay ng mahabang distansya. Bumalik noong Hulyo, isang pangkat ng mga siyentipiko ang naglabas ng isang papel tungkol sa kung paano magsagawa ng mga eksperimento sa eksperimento ng photoelectrochemical sa mga zero gravity environment.

Ang layunin ng proyektong iyon ay upang maghanap ng mga paraan na ang mga mananaliksik ay maaaring magsagawa ng mga eksperimento tulad ng koponan ng Cambridge, ngunit sa Space.

Karagdagang pag-uulat ni Sarah Sloat.