Новий метод напів-штучного фотосинтезу підвищив ефективність природного процесу без використання дорогих і токсичних каталізаторів.

@GonzaloSyldavia MADRID Оновлено: 05.09.2018 16:21

спосіб

Пов’язані новини

Протягом десятиліть кілька вчених працювали над новими способами отримання відновлюваної та чистої енергії. Один з них передбачає вдавання до фотосинтезу - природного явища, від якого залежить більшість життя на Землі і яке мільярдами років виробляє поживні речовини та кисень завдяки роботі рослин та мікроорганізмів.

У новому дослідженні, щойно опублікованому в Nature Energy, запропоновано новий засіб контролю фотосинтезу та підвищення його ефективності. Для цього вони реактивували фермент, який зазвичай не працює, і використовували штучний пристрій для проведення реакцій. Результат полягає в тому, що їм вдалося розділити воду на кисень (O2) і водень (H2) і отримувати енергію ефективніше, ніж природний фотосинтез.

Автори, дослідники з Кембриджського університету (Великобританія) на чолі з Катажиною Сокол, стверджують, що цей напів-штучний фотосинтез здатний поглинати більше сонячного світла, ніж природний фотосинтез.

`` Природний фотосинтез є неефективним, оскільки він розвинувся, щоб забезпечити виживання, тому він виробляє мінімум необхідної енергії. Це навколо один-два відсотки від того, що ви могли б виготовити та зберегти», - заявив Сокол у заяві.

Дослідники не вперше намагаються впровадити штучний фотосинтез. Традиційно, проблема цих технологій полягає в тому, що вони залежать від штучних каталізаторів, токсичні та дорогі молекули, щоб бути ефективними. Це дуже ускладнює їх промислове використання.

У цьому випадку дослідники вирішили використовувати ферменти для підвищення ефективності процесу. Ключове значення полягає в гідрогеназі: "Гідрогеназа - це фермент, присутній у водоростях, який здатний відновлювати протони до водню - тобто включає електрони в позитивні іони водню", - пояснив Сокол. «Під час еволюції цей фермент був дезактивований, оскільки він не є важливим для виживання, але нам вдалося відновити його функціонування, щоб досягти потрібної реакції, розщепивши воду на водень і кисень».

Як пояснив Сокол цій газеті, у цьому випадку новинка полягає в тому, що вперше вони штучно з'єднали фермент гідрогенази з фотосистемою II, великим білковим комплексом, який окислює воду в рослинах та мікроорганізмах і утворює водень та кисень. Так що? Великою перевагою, як пояснив дослідник, є те, що це підвищує ефективність і вибірковість реакцій.

"Ця модель є першою, яка використовує гідрогеназу та фотосистему II для направлення розщеплення води на водень (H2) та кисень (O2) лише на сонячному світлі", - сказала Катажина Сокол. "Це важливий етап у напівштучному фотосинтезі, поле, яке об'єднує синтетичну біологію та біологію для отримання та зберігання стійкої енергії".

На їх думку, вони змогли продемонструвати, як полімери та штучні барвники можуть з'єднуватися для досягнення бажаного розщеплення води, не потребуючи подальшого втручання. "Наша робота долає багато викликів, пов'язаних з об'єднанням біологічного та синтетичного, і таким чином забезпечує інструменти для розробки майбутніх напів-штучних систем".

Автори цього дослідження сподіваємось, що отримані результати дозволять розробляти нові моделі виробляти і зберігати сонячну енергію, поєднуючи різні реакції та будуючи пристрої, здатні виробляти енергію з природним світлом.

Однак Сокол визнав, що це дослідження є насамперед доказом концепції і що "воно все ще занадто крихке для реальних технологій". Серед позитивних моментів він підкреслює, що їм вдалося замінити "крихкі ферменти" на "клітини-каталізатори". Можливо, завдяки таким робочим місцям енергію можна отримувати чистим та дешевим способом.