Medicína a přírodověda

Článků v rubrice: 264

Nová „umělá“ fotosyntéza je 10× účinnější než předchozí pokusy

Kdyby člověk ovládl fotosyntézu, způsob, kterým zelené rostliny přeměňují sluneční záření a oxid uhličitý na cukry, měl by zřejmě vystaráno s výživou obyvatelstva planety. Vědci se o to pokoušejí už dlouho. Nyní se objevila nová metoda, která využívá mechanismu fotosyntézy k výrobě metanu. Je desetkrát účinnější než předchozí pokusy. Pomůže vyřešit energetický problém lidstva?

Fotogalerie (1)
Rostlinné buňky s chloroplasty, organelami, v nichž se odehrává fotosyntéza (zdroj Andrea Vierschilling, Pixabay)

Musíme být lepší než sama příroda

Řekneme-li to hrubě, nová metoda umělé fotosyntézy by mohla z rostlin udělat stroje k výrobě paliv. Zatímco přirozená fotosyntéza umožňuje rostlinám přeměnit oxid uhličitý (CO2) a vodu na sacharidy pomocí síly slunce, nová umělá metoda dokáže přeměnit oxid uhličitý a vodu na energeticky vydatná paliva, jako je metan a etanol. To by mohlo poskytnout alternativu k fosilním palivům, která získáváme z hlubin země. „Největším problémem, který si mnoho lidí neuvědomuje, je, že ani příroda nemá řešení pro množství energie, kterou používáme,“ uvedl v prohlášení Wenbin Lin, chemik z University of Chicago, jeden z autorů nové studie uveřejněné v časopise Nature Catalysis. Přirozená fotosyntéza, i když je dostačující pro to, aby se rostliny samy živily, nedosahuje množství energie potřebné k pohonu našich domovů, měst a národů. „Budeme muset být lepší než příroda, a to mne děsí,“ řekl.

Metan i vodík

Vědci se už roky snaží, ale vyladit fotosyntézu tak, aby sloužila lidským potřebám, není snadné. Proces je komplikovaný a zahrnuje dva kroky: Za prvé, rozdělení molekul vody a CO2 a za druhé, opětovné spojení atomů na sacharidy. Lin a jeho tým vytvořili systém, který by místo sacharidů produkoval metan neboli CH4, což je uhlík obklopený čtyřmi molekulami vodíku. Ačkoli by spalování takto vyrobeného metanu stále vedlo k emisím skleníkových plynů, při výrobě se CO2 spotřebovává. Výzkumníci také pracují na využití umělé fotosyntézy k výrobě vodíkových paliv, která uvolňují pouze vodní páru a teplý vzduch.

Je to úspěch, ale stále malý

Vědci začali s kovově-organickou kostrou, tj. sítí vyrobenou z nabitých atomů kovu spojených organickými molekulami. (Organické molekuly obsahují uhlík.) Jednotlivé vrstvy této kovově-organické struktury ponořili do roztoku kobaltu; tento prvek je dobrý při zachycování pohybu elektronů během chemických reakcí. Pak vědci udělali něco, co dosud nebylo vyzkoušeno. Do směsi přidali aminokyseliny, molekulární stavební kameny bílkovin. Aminokyseliny zvýšily účinnost obou stran reakce, rozložily CO2 a vodu a přestavěly je na metan. Výsledný systém byl 10× účinnější než předchozí metody umělé fotosyntézy. To však stále není dostatečně účinné, aby se vyrobilo dostatek metanu pro lidstvo. „Potřebovali bychom účinnost zvětšit o mnoho řádů, abychom vyrobili dostatečné množství metanu pro naši spotřebu,“ řekl Lin. Jako úspěch vnímá, že tým byl schopen určit, jak systém funguje na molekulární úrovni, což nebylo nikdy předtím plně pochopeno. Pochopení procesu je zásadním předpokladem k možnému budoucímu rozšíření procesu.

Pokud systém není v současné době dostatečně účinný, aby poháněl automobily nebo vytápěl domy, může být již použitelný pro jiné účely, které nevyžadují tak vysoký objem produktu. Lin řekl, že podobná metoda by například mohla být použita k přípravě základních chemikálií pro výrobu léčiv. „Mnoho z těchto základních procesů je stejných,“ řekl Lin. „Pokud vyvinete dobrou chemii, lze je zapojit do mnoha systémů.

Zdroj: New 'artificial' photosynthesis is 10x more efficient than previous attempts | Live Science

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Zelená ideologie nefunguje, ale Německo v ní pokračuje

V časopise popularizujícím vědu a techniku nedáváme prostor politice ani jiným ideologiím. V tomto článku uděláme výjimku potvrzující pravidlo - ona totiž Energiewende, grandiózní ...

Rozkládající se plasty mohou ničit umělecká díla

Práce konzervátorů uměleckých děl může být jako detektivka. Pomocí pokročilých vědeckých technik analyzují fyzikální a chemické vlastnosti uměleckých děl, probírají ...

Fyziklání 2023

Každým rokem přijíždějí na začátku února do Prahy týmy středoškoláků. Studenti spojují své síly aby všem ukázali, jak jim to pálí. Staneš se jedním z nich i Ty?

Strava s vysokým obsahem tuku může snížit schopnost mozku regulovat příjem potravy

Pravidelná či dlouhodobá konzumace stravy s vysokým obsahem tuku, resp. kalorií, může snížit schopnost mozku regulovat příjem kalorií. Nový výzkum na potkanech publikovaný v Časopis ...

Co je nejcennější v online prostoru? Jednoznačně identita!

Digitální identita se stala jednou z nejcennějších komodit na světě. V důsledku toho je v plném proudu revoluce v interakci jednotlivců s veřejnými institucemi i soukromými organizacemi.

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail