Τεχνητά φύλλα κάνουν φωτοσύνθεση που καθιστούν απηρχαιωμένα τα φυτά

Πρόσφατα δύο ερευνητικές ομάδες, από το MIT στο Cambridge και το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στην πόλη Champaign με επικεφαλής τους χημικούς Richard Masel και Paul Kenis, σχεδίασαν από την αρχή τεχνητά φύλλα που κάνουν φωτοσύνθεση, έχουν δηλαδή την ικανότητα να χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια. Με αυτές τις πρόσφατες εξελίξεις το τεχνητό φύλλο είναι πιο κοντά στην...
πραγματοποίηση του από ποτέ.

Όπως μάθαμε στο σχολείο τα φυτά χρησιμοποιούν την ενέργεια από την ηλιακή ακτινοβολία για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οξυγόνο και ενέργεια χημικά αποθηκευμένη, σε μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση. Οι επιστήμονες δεν θέλουν απαραιτήτως να αναδημιουργήσουν την φωτοσύνθεση όπως την ξέρουμε, αλλά ενδιαφέρονται για το τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της: η διάσπαση του νερού σε Η2 και Ο2 μας παρέχει καύσιμο υδρογόνο, και κατά την επεξεργασία του διοξειδίου του άνθρακα μπορούν να δημιουργήσουν καύσιμα υδρογονανθράκων.

Η παραγωγή καυσίμων μόνο από το φως του ήλιου, το νερό και τα αέρια του θερμοκηπίου – από τα οποία θέλουμε να απαλλαγούμε ούτως ή άλλως – ήταν επιστημονικά ένα άπιαστο όνειρο για πολλά χρόνια, και τώρα οι δύο έρευνες την φέρνουν πιο κοντά από ποτέ.

Η μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε μονοξείδιο του άνθρακα απαιτούσε πολλή ενέργεια, συνήθως με τη μορφή της υψηλής ηλεκτρικής τάσης. Στη νέα διαδικασία, η ομάδα από το Ιλινόις, έφτιαξε ένα ιοντικό υγρό διαλύτη που μειώνει την απαιτούμενη τάση κατά ένα συντελεστή 10.

Εν τω μεταξύ, η δεύτερη ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Daniel Nocera στο MIT, έχει δημιουργήσει μία τριών επιπέδων ηλιακή κυψέλη πυριτίου, που διαχωρίζει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο, χρησιμοποιώντας καταλύτες που είναι συνδεδεμένοι με το πυρίτιο. Το φως του ήλιου χρησιμοποιείται για να μεταφερθούν ηλεκτρόνια από τη μία πλευρά της κυψέλης, και ένα είδος καταλύτη στην άλλη πλευρά, όπου παράγονται μόρια είτε οξυγόνου είτε υδρογόνου. Το παραγόμενο H2 μπορεί να αποθηκευτεί για χρήση ως καύσιμο αργότερα, ενώ το οξυγόνο απλά μπορεί να απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.

Φυσικά, οι δύο διαδικασίες είναι ακόμη αργές και μάλλον αναποτελεσματικές – προβλήματα που μαστίζουν το πεδίο αυτό από το ξεκίνημα του. Αλλά ακόμα είναι στις πρώτες ημέρες του και τα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή έμπνευσης για βελτιστοποίηση των πειραμάτων – τώρα που υπάρχει ένα παράδειγμα ηλιακής κυψέλης που παράγει υδρογόνο, άλλοι ερευνητές θα βελτιώσουν τη δομή και τη χημεία της συσκευής. Ίσως κάποια μέρα σύντομα να έχουμε τεχνητά φύλλα που θα τροφοδοτούν τα κυβερνο-φυτά μας!
(από physics4u)