Virusten ja auringon avulla vetyä vedestä

Jo aikaisemmin on kehitetty järjestelmiä, joissa sähköä tuotetaan aurinkokennojen avulla, ja käytetään veden hajottamiseen. Uusi järjestelmä ei tarvitse aurinkokennoja, vaan vesi hajotetaan suoraan auringonvalon ja muokatun viruksen avulla. Tutkimus julkaistiin Nature Nanotechnology -lehdessä.

Menetelmä jäljittelee kasvien soluissa tapahtuvaa reaktiota, jossa luonnollinen väriaine imee itseensä auringonvaloa, ja katalysoi veden hajoamiseen johtavan reaktion. Uudessa menetelmässä virukset toimivat ikään kuin rakennustelineinä, joiden avulla väriaineet ja katalyytit asettuvat riviin siten, että vedenhajotusreaktio käynnistyy.

– Käytämme samoja aineksia kuin aikaisemminkin, mutta hyödynnämme biologiaa saadaksemme ne käyttöön tehokkaammin, Belcher lisää.

Viruksen avulla hapentuotannon tehokkuus nelinkertaistuu. Tutkijat pyrkivät löytämään vastaavan biologisen prosessin, joka hoitaisi toisen puolen, eli vedyntuotannon. Tällä hetkellä vetyatomit hajoavat prosessissa protoneiksi ja elektroneiksi, ja tavoitteena on yhdistää nämä takaisin vedyksi.

Reaktion katalyyttinä käytetään kallista iridiumia, joten tutkijaryhmä pyrkii löytämään myös edullisemman katalyyttimateriaalin.

– Tämä tutkimus ratkaisee yhden vaikeimmista keinotekoiseen fotosynteesiin liittyvistä ongelmista, eli komponenttien järjestämisen nanokokoluokassa. Komponenttien on oltava oikeassa järjestyksessä, jotta elektronien siirtonopeuksia voidaan hallita, sanoo Thomas Mallouk, materiaalikemian ja -fysiikan professori Pennsylvania State -yliopistosta.

– Monia ongelmia on kuitenkin ratkaistava ennen kuin tämä tai mikään muu keinotekoinen fotosynteesijärjestelmä on käytettävissä energiasovellutuksissa. Jotta menetelmä voisi kilpailla muiden aurinkosähköjärjestelmien kanssa, sen olisi oltava vähintään 10 kertaa luonnollista fotosynteesiä tehokkaampi ja pystyttävä toistamaa reaktio miljardi kertaa käyttäen edullisia materiaaleja, lisää Mallouk, joka ei ollut mukana tutkijaryhmässä.

CO2-raportti