Forskare använde Semi Artificial Photosynthesis för att skapa solenergi

En av de mer långsiktiga insatserna för att inte bara utveckla mer förnybar energi utan också att bidra till att mildra klimatförändringen genom att avlägsna koldioxid från atmosfären är en process som kallas artificiell fotosyntes. Som namnet antyder omfattar detta fält ansträngningar för att göra vilka växter att - dela vattenmolekyler i energibesparande väte och andningsbart syre med naturligt solljus - oss själva på ett sätt som är mer energieffektivt.

Om forskare kan räkna ut hur man återskapar processen där växter omvandlar klimatuppvärmning av CO2 till ren energi, kan vi utveckla teoretiskt obegränsat ren energi, inte bara för människor här på planeten Jorden utan också för de människor som kommer (förhoppningsvis) en dag behöver ren luft och energi för att utforska och utveckla livliga strukturer i rymden. Det är en ambition som åtminstone går tillbaka till 1912 Vetenskap papper, men det har varit hinder, nämligen att det kräver användning av dyra, ofta förorenande katalysatorer.

Lyckligtvis säger en grupp forskare vid St John's College vid University of Cambridge att de kan ha upptäckt en lösning genom att framgångsrikt splittra syre- och vätemolekylerna i vatten med hjälp av en blandning av naturliga processer och konstgjorda tekniker. Det är en process som de kallar semi-artificiell fotosyntes, och de säger att det kan hjälpa till att revolutionera utvecklingen av förnybar kraft. Deras resultat publicerades måndag i Natur.

"Naturlig fotosyntes kan betraktas som den biologiska ritningen för omvandling av solenergi till kemisk energi och solbränslen," förklarade författaren Katarzyna Sokó i ett mail till Omvänd. "Jämfört med naturlig fotosyntes gör detta nya system effektivare användning av solljusspektret, levererar höga konverteringsutbyten och kringgår flera konkurrerande metaboliska vägar, vilket inte kan uppnås med hjälp av syntetisk biologi eller materialvetenskap ensam."

Vad är halvartad fotosyntes?

Semi artificiell fotosyntes är ett relativt nytt forskningsområde som försöker återskapa fotosyntes med en blandning av syntetisk biologi och materialvetenskap med sikte på förnybar energi. Cambridgestudien fokuserade på ett enzym som finns i alger som heter Hydrogenas, som brukade dela upp väte- och vattenmolekyler i en process som slutade uppstå naturligt eftersom det inte längre är nödvändigt för algerna att överleva.

"Vårt arbete … ger verktygslådan för att utveckla framtida halvkonstruerade system för omvandling av energi och" re-wiring "andra fotosyntetiska vägar", tillade Sokó. "Exempelvis kan den semi-artificiella tandemsystemansökan expanderas bortom vattenuppdelningsreaktion till fotokatalysera ett brett spektrum av reaktioner, såsom omvandling av växthusgasen, CO2 till ett bränsle."

För nu, enheten bara ett bevis på konceptet. Sokó utarbetade att det är "relativt för bräckligt" för industriella tillämpningar. Den mest uppsluppna takeawayen, sade hon, kan vara det faktum att så många olika forskare med så olika olika kompetensområden kunde samarbeta för att lösa ett sådant viktigt problem.

"Det var förvånansvärt utmanande hur många olika tvärvetenskapliga områden och kompetensområden som behövdes för att utveckla detta system, inklusive materialvetenskap, nanoteknik, oorganisk kemi, syntetisk kemi och biokemi," sa hon."Det tog många års forskning och samarbete för att få tillräckligt med kunskap."

Forskare ser innovationer som dessa som nödvändiga, inte bara för att säkerställa en framtida förnybar energi, men också för att säkerställa att framtida rymdfarkoster kan färdas långa sträckor. Tillbaka i juli producerade en internationell grupp vetenskapsmän ett dokument om hur man utför experiment med fotokemisk experiment i nollgravitetsmiljöer.

Målet med projektet är att leta efter sätt som forskare kan utföra experiment som Cambridge-laget, men i rymden.

Ytterligare rapportering av Sarah Sloat.