Нов метод за полуизкуствена фотосинтеза увеличи ефективността на естествения процес, без да се използват скъпи и токсични катализатори

@GonzaloSyldavia MADRID Актуализирано: 05.09.2018 16:21

начин

Свързани новини

В продължение на десетилетия няколко учени работят върху нови начини за получаване на възобновяема и чиста енергия. Един от тях включва прибягване до фотосинтеза, естествен феномен, от който зависи най-много живот на Земята и който е произвеждал хранителни вещества и кислород в продължение на милиарди години, благодарение на работата на растенията и микроорганизмите.

Ново проучване, току-що публикувано в Nature Energy, предлага ново средство за контрол на фотосинтезата и подобряване на неговата ефективност. За да направят това, те са активирали отново ензим, който нормално не работи и са използвали изкуствено устройство за провеждане на реакциите. Резултатът е, че те са успели да разделят водата на кислород (O2) и водород (H2) и получават енергия по-ефективно от естествената фотосинтеза.

Авторите, изследователи от университета в Кеймбридж (Великобритания) и ръководени от Катажина Сокол, твърдят, че тази полуизкуствена фотосинтеза е способна да абсорбира повече слънчева светлина, отколкото естествената фотосинтеза.

„Естествената фотосинтеза не е ефективна, тъй като се е развила, за да позволи оцеляване, така че произвежда минимално необходимата енергия. Това е около един или два процента от това, което бихте могли да произведете и съхраните», Заяви Сокол в изявление.

Не за първи път изследователите се опитват да внедрят изкуствена фотосинтеза. Традиционно, проблемът с тези технологии е, че те зависят от изкуствени катализатори, токсични и скъпи молекули, за да бъдат ефективни. Това много затруднява индустриалното им използване.

В този случай изследователите са избрали да използват ензими, за да подобрят ефективността на процеса. Ключът е в хидрогеназата: „Хидрогеназата е ензим, присъстващ в водораслите, който е способен да редуцира протоните до водород - тоест, той включва електрони в положителни водородни йони -“, обясни Сокол. „По време на еволюцията този ензим беше деактивиран, защото не е от съществено значение за оцеляването, но успяхме да активираме отново функционирането му, за да постигнем търсената реакция, разделяйки водата на водород и кислород“.

Както Сокол обясни на този вестник, в този случай новостта е, че за първи път те изкуствено са свързали хидрогеназния ензим с фотосистема II, голям комплекс от протеини, които в растенията и микроорганизмите окисляват водата и образуват водород и кислород. Така че? Голямото предимство, както е обяснено от изследователя, е, че това повишава ефективността и селективността на реакциите.

„Този ​​модел е първият, който използва хидрогеназа и фотосистема II, за да насочи разграждането на водата до водород (H2) и кислород (O2) само на слънчева светлина“, каза Katarzyna Sokol. „Това е крайъгълен камък в полуизкуствената фотосинтеза, област, която обединява синтетичната и материалната биология за получаване и съхраняване на устойчива енергия“.

По тяхно мнение те са успели да демонстрират как полимерите и изкуствените багрила могат да се свържат, за да се постигне желаното разграждане на водата, без да е необходимо да се намесва по-нататък. „Нашата работа преодолява много предизвикателства, свързани със свързването на биологичното и синтетичното и по този начин предоставя инструменти за разработване на бъдещи полуизкуствени системи“.

Авторите на това изследване се надявам констатациите да позволят разработването на нови модели да произвежда и съхранява слънчева енергия, свързвайки различни реакции и изграждайки устройства, способни да произвеждат енергия с естествена светлина.

Сокол обаче призна, че това изследване е преди всичко доказателство за концепция и че „все още е твърде крехко за реални технологии“. Сред положителните моменти той подчертава, че те са успели да заменят "крехките ензими" с "катализаторни клетки". Може би благодарение на работа като тази, енергията може да бъде получена по чист и евтин начин.