تکنیکی جدید برای پیوند تکنولوژی‌های ارگانیک و مصنوعی برای استفاده از انرژی خورشیدی

ظاهرا گیاهان می‌توانند در مورد  انرژی چیزهای زیادی را به ما آموزش دهند.

محققان در سرتاسر جهان زمان و انرژی زیادی را برای  فرایندی که به عنوان فتوسنتز مصنوعی شناخته می‌شود، صرف می‌کنند. این عمل دقیقا همان چیزی است که از نام آن بر می‌آید. دستگاه‌های مهندسی شده که ورودی‌هایی مانند نور خورشید، آب و دی اکسید کربن (CO2) را می‌گیرند و کربوهیدرات و اکسیژن تولید می‌کنند که می‌توان از آن به عنوان سوخت استفاده کرد.

اگر این پروژه موفقیت‌آمیز باشد، فتوسنتز مصنوعی می‌تواند یک راه حل برنده باشد – این فناوری می‌تواند یک منبع انرژی تجدیدپذیر را فراهم کند و از CO2 حاصل از سوخت‌های فسیلی برای انرژدهی به کارخانه‌ها استفاده کرد. ما هنوز به آن مرحله نرسیده‌ایم، اما پیشرفت‌ در دهه‌ی گذشته جان تازه‌ای را به پیگیری علمی‌ تکنیک فتوسنتزی مصنوعی دمیده است.

اکنون محققان دانشگاه کمبریج روش مشابهی را برای استفاده از انرژی خورشیدی مد نظر قرار داده‌اند. با استفاده ار ترکیبات آلی و مصنوعی در فرآیند فتوسنتز نیمه مصنوعی، آنها مفهومی‌ را اثبات نموده‌‌اند که می‌تواند با استفاده از مکانیسم‌های فتوسنتزی اصلاح شده از گیاهان آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم کند. امید آنها این است که این روش بتواند برای کمک به تقویت سیستم‌های انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد. آنها تحقیقات خود را در مقاله‌ای در مجله Nature Energy منتشر کرده‌اند.

Katarzyna Sokół دانشجوی دکترا و نویسنده اول این مقاله به Digital Tends گفت:

فتوسنتز نیمه‌مصنوعی یک زمینه در حال ظهور است که زیست‌شناسی مصنوعی و علوم مواد را برای تبدیل و ذخیره سازی انرژی‌های پایدار پیوند می‌دهد. این زمینه‌ی جدید اجزای مفید سیستم‌های مصنوعی مانند الکترودها، نانومواد، رنگ‌های مصنوعی و پلیمرهای با کاتالیست‌های زیست محیطی طبیعت مانند آنزیم‌ها را  برای سوخت‌های خورشیدی مانند هیدروژن ترکیب می‌کند.

مشکل فتوسنتز مصنوعی این است که اغلب با استفاده از کاتالیزورهای مصنوعی برای تقسیم هیدروژن و اکسیژن محدود می‌شود. این عمل می‌تواند هم سمی‌ و هم پرهزینه باشد. در مطالعه کمبریج محققان از آنزیم‌های ارگانیک برای غلبه بر این مانع استفاده می‌کنند.

Sokół توضیح داد:

دستگاه فتوسنتزی نیمه مصنوعی ترکیبی از قطعات مصنوعی است که به راحتی می‌تواند توسط کاتالیزورهای ارگانیک نسبتا کارآمد موجود در گیاهان دستکاری شود. نتیجه‌ یک سیستم مدل برای ساخت دستگاه‌های فتوسنتز نیمه مصنوعی مربوط به تبدیل انرژی خورشیدی و ذخیره‌سازی به صورت سوخت مانند هیدروژن است.

او افزود که این سیستم اثبات یک مفهوم است و برای برنامه‌های کاربردی فناوری خورشیدی  فعلی بسیار شکننده است. تیم تحقیقاتی به آزمایشات خود ادامه خواهد داد تا بتواند آنزیم‌های شکننده را با سلول‌های فتوسنتزی قوی و پایدار جایگزین کند.