Mesterséges fotoszintézis: olcsó energia tiszta forrásból?

Nemrég a telex.hu-n olvashattuk, hogy a Cambridge-i Egyetem tudósainak egy mesterséges levél segítségével sikerült energiát előállítaniuk, amelyhez a növények fotoszintetikus folyamatát vették alapul. Korábban pedig svéd kutatók készítettek hasonló elven alapuló katalizátort, amely páratlan sebességgel képes a vizet oxigénné és hidrogénné bontani. Lehet, hogy a mesterséges fotoszintézisnek köszönhetően hamarosan eljön az olcsó hidrogénnel hajtott, nulla szén-dioxid kibocsátású járművek kora?

Jelenleg a világ számos kutatólaboratóriumában dolgoznak azon, hogy a növényi fotoszintézis folyamatát lemásolva viszonylag olcsón állítsanak elő hidrogént. A cél az, hogy az utóbbi, igen gyúlékony gázt hétköznapi körülmények között, nagy mennyiségben is hasznosíthassuk üzemanyagként. A témát kutató professzorok meggyőződése szerint a mesterséges fotoszintézissel akár egy az egyben kiválthatnánk a fosszilis tüzelőanyagokat, ezért nagy reményeket fűznek az eljáráshoz.

Persze a hidrogénnel hajtott autókat nem most találták ki, az autógyártó cégek már a kilencvenes évek óta kísérleteznek a technológiával. A legfőbb probléma azonban az, hogy egyelőre nincs elég költséghatékony módszer a hidrogén előállítására. Erre nyújthat megoldást hosszú távon a növények fotoszintézisét leutánzó konstrukció. A mesterséges levél a természetben megtalálhatókhoz hasonlóan napfény és víz segítségével állít elő hidrogént és oxigént.

A Sanghaj Csiaotung Egyetem laboratóriumában is végeztek már hasonló kísérleteket: ők a Kínában őshonos szellőrózsa leveleit használták fel, és lemásolták a természetes levelek belső szerkezetét és fejlődési folyamatait. Kiderült, hogy a mesterséges levél háromszor annyira hatékony a hidrogéntermelésben, mint az eddig ismert fotokatalizátorok. Az eredmény a tudósok szerint a levél felületére ültetett platina nanorészecskéknek köszönhető, melyek akár tízszeresére is képesek növelni a mesterséges levél hidrogéntermelő aktivitását. A Svéd Királyi Műszaki Főiskola kutatócsoportja hasonló kísérleteket végzett, de ők a rendkívül jó elektromos vezetőképességgel rendelkező ruténiumot használták katalizátorként.

A Cambridge-i Egyetem munkatársai két különböző típusú, ólom-perovszkitból, egyfajta napelemből készült üzemanyagcellát használtak a szintézisgáz építőelemeinek előállításához. A szintézisgáz jelenlegi ipari előállításától eltérően a mesterséges levél nem bocsát ki semmilyen többlet szén-dioxidot a légkörbe, ahogy a Nature Materials című tudományos folyóirat is beszámol róla. És bár a mesterséges levél a napfényből gyűjt energiát, mégis hatékonyan működik a felhős, borús napokon is.

Virgil Andrei, a kutatócsoport egyik tagja szerint a leveleket úszó farmokká lehetne összeállítani, amelyek tavakon és folyókon elhelyezve decentralizált üzemanyag-előállítást tennének lehetővé. A levelek könnyen szállíthatók, és akár szennyezett bányatavak vagy kikötők vizét is újra hasznosíthatóvá tehetik. Ezen kívül megakadályozzák a nedvesség elpárolgását az öntözőcsatornákból, ami a jelenlegi aszályokat figyelembe véve nem utolsó szempont.