Mesterséges fotoszintézis – a valódinál is hatékonyabban

A Chicagói Egyetem kutatóinak áttörést sikerült elérniük a mesterséges fotoszintézis terén: metánt hoztak létre víz és szén-dioxid felhasználásával. Míg az elmúlt kétszáz év során a fosszilis üzemanyagok és tüzelőanyagok formájában sok millió év fotoszintézisének eredményét a bolygónk felmelegítésére használjuk, az azért ma már elég egyértelmű, hogy e fosszilis források végesek.

„A legnagyobb kihívás, amelyre az emberek nem is gondolnak, az az, hogy a természetnek sincs megoldása arra az energiamennyiségre, amelyet felhasználunk” – mondta Wenbin Lin kémikus, a Nature Catalysis szakfolyóiratban közölt tanulmány egyik szerzője. „Még a fotoszintézis se elég hatékony ehhez. Nekünk tehát valami jobbat kell kitalálnunk, mint a természetnek sikerült, és ez elég ijesztő.”

Az egyik energiaelőállítási lehetőség a mesterséges fotoszintézis, amellyel elég sokan kísérleteznek, ebben a növények által használt módszert próbálják a szakemberek újragondolni az üzemanyagok előállításához. Azonban egyetlen növényi levélben is végtelenül bonyolult rendszer működteti e folyamatot, így ezt utánozni, átalakítani nem egyszerű.

A chicagói kutatóknak azonban sikerült olyan mesterséges módszert kifejleszteni, amellyel a természetes fotoszintézisnél egy nagyságrenddel hatékonyabban tudnak energiahordozót előállítani. A természetes fotoszintézis szénhidrátokat állít elő a szén-dioxidból és a vízből, a mesterséges pedig etanolt, metánt vagy más hasonló anyagot. Bár az még elég messze van, hogy e módszerrel előállított üzemanyagot tankoljon valaki az autójába, az eredmény új utakat nyithat meg a kutatók előtt.

Míg a szénhidrátok az élőlények számára kiváló energiahordozók, addig ezekkel nem lehet hatékonyan üzemeltetni a gépeinket, ehhez valami nagyobb energiasűrűségű anyagra van szükség. Az eddigi, évtizedek óta tartó próbálkozások nem jártak túl sok sikerrel, Lin és kollégái most azonban újszerű ötlettel álltak elő: aminosavakat adtak a kísérletekben sokak által használt, fémből és szerves anyagból álló rácsszerkezethez. Az aminosavak a lejátszódó reakciók hatékonyságát növelték meg. Ahhoz, hogy ebből hasznosítható mennyiségű energiahordozó készülhessen, még nagyságrendekkel meg kell növelni a rendszer méretét.

Azonban a módszer gyakorlati haszna nemcsak az energiahordozók, hanem más, kisebb mennyiségben szükséges molekulák előállításában, így például gyógyszergyártásban is alkalmazható lesz a kutatók szerint.