Această nouă metodă de fotosinteză artificială ar putea duce la combustibili neutri din punct de vedere al carbonului
Cercetătorii descriu adesea fotosinteza artificială ca un potențial Sfânt Graal al energiei regenerabile, deoarece stochează energia solară sub formă chimică, independent de vreme sau de lumina zilei. Spre deosebire de baterii, care sunt grele și limitate, combustibilii solari lichizi se pot deplasa prin infrastructura existentă și pot ajunge la sectoare greu de decarbonizat.
Cercetătorii de la Universitatea din Basel au raportat un pas semnificativ către replicarea fotosintezei în laborator, un proces care ar putea produce într-o zi combustibili neutri din punct de vedere al carbonului. Studiul, publicat în Nature Chemistry, discută o moleculă personalizată care stochează patru sarcini electrice – două pozitive și două negative – în condiții similare cu lumina naturală a soarelui.
Fotosinteza naturală permite plantelor să transforme dioxidul de carbon în zaharuri bogate în energie folosind lumina soarelui, o reacție care stă la baza majorității vieții de pe Pământ. Oamenii de știință o folosesc ca model pentru a dezvolta combustibili solari precum hidrogenul, metanolul sau hidrocarburile lichide, care eliberează doar atât dioxid de carbon cât consumă. Acești combustibili ar putea înlocui energia fosilă în sectoare greu de electrificat, cum ar fi aviația, transportul maritim și industria grea.
Principala provocare în imitarea fotosintezei este acumularea și stabilizarea mai multor sarcini generate de lumină într-un sistem sintetic. Aceste sarcini trebuie să fie disponibile în același timp pentru a alimenta reacții complexe, cum ar fi scindarea apei în hidrogen și oxigen.
The Independent notează că molecula dezvoltată de echipa profesorului Oliver Wenger constă din cinci unități legate, fiecare cu un rol specific. Pe o parte, două unități eliberează electroni atunci când sunt expuse la lumină, dobândind o sarcină pozitivă. Pe cealaltă parte, două unități absorb acei electroni și devin încărcate negativ. O componentă centrală absoarbe lumina și declanșează transferul de electroni. Cel mai important, molecula realizează acest lucru fără lumina laser intensă utilizată în studiile anterioare, funcționând la niveluri de lumină similare cu cele ale soarelui natural.
Studentul doctorand Mathis Brändlin, autorul principal al studiului, a spus că reducerea cerinței de lumină este un progres cheie. Capacitatea moleculei de a stabiliza sarcinile suficient de mult timp pentru reacțiile ulterioare aduce fotosinteza artificială mai aproape de utilizarea practică.
Echipa nu a demonstrat încă un sistem complet de fotosinteză artificială. Cu toate acestea, constatările abordează o provocare centrală: captarea și stocarea energiei din lumina obișnuită într-o stare stabilă, cu sarcini multiple. Profesorul Wenger a subliniat că molecula este un pas intermediar, nu o soluție finală, totuși luminează modul în care transferurile de electroni pot fi organizate și controlate.
Eforturile de a realiza fotosinteza artificială au crescut la nivel internațional în ultimul deceniu. Proiecte din UE, Japonia și SUA își propun să producă hidrogen sau combustibili lichizi direct din lumina soarelui. Mai multe programe pilot au demonstrat fezabilitatea, dar provocările rămân, inclusiv pierderile de eficiență și materialele catalitice costisitoare. Echipa de la Basel nu a generat încă combustibili utilizabili, dar, prin eliminarea necesității de lumină intensă, a adus domeniul mai aproape de acest obiectiv.
