Laboron kívül, közönséges napelemmel kombinálva működött a mesterséges fotoszintézis egy új katalizátornak köszönhetően
2021 / 08 / 26 / Felkai Ádám
Laboron kívül, közönséges napelemmel kombinálva működött a mesterséges fotoszintézis egy új katalizátornak köszönhetően
A fotoszintézis remek dolog, hiszen vízből és napfényből lehet a segítségével tiszta energiát nyerni, miközben még CO2-t is kivonunk a légkörből.

Ennek megfelelően a mesterséges fotoszintézist, tehát azt, hogy a növények ezen jellegzetes folyamatát leutánozzuk, és ha lehet még hatékonyabbá is tegyük, már a hetvenes évek óta kutatják. Természetesen most hogy a legnagyobb globális kihívás már mindenki számára egyre egyértelműbben a klímakatasztrófa, ezek a kutatások kifejezetten az érdeklődés homlokterébe kerültek, olyannyira, hogy 2020-ban jelentette be az USA Energiaügyi Minisztériuma (U.S. Department of Energy), hogy 100 millió dollárt osztana szét a mesterséges fotoszintézissel kapcsolatos kutatásokra.

Jelenleg a rendelkezésünkre álló technológiák közül a fotovoltaikus technológia áll a legközelebb a mesterséges fotoszintézishez, és ez az elsőre talán ismeretlen szókapcsolat voltaképp a napelemeket jelenti, melyek segítségével a napfényből áramot állítunk elő. Ez természetesen hasznos dolog, de a tényleges fotoszintézissel összevetve híresen nem túl hatékony: ily módon a napból érkező energia körülbelül 20 százaléka alakítható át, míg a fotoszintézis esetén a napból érkező energia körülbelül 60 százaléka kerül kémiai energia formájában eltárolásra a megfelelő biomolekulákban.

Felmerülhet kérdésként, hogy a hetvenes évek óta, miért „csak” ennyire futotta eddig? Erre pedig az egyik válasz, hogy a fotoszintézis egy olyan összetett folyamat, amely több millió évnyi evolúció útján alakult ki, ráadásul a repüléstől, a kommunikációtól, vagy akár az intelligenciától eltérően mindössze egyetlen egyszer a teljes élővilágban. A kutatók szerint ugyanakkor a mostani kísérletek 10-15 éven belül gyümölcsöt hozhatnak, vagyis ekkorra fognak megjelenni az első, kereskedelmi forgalomban is kapható, mesterséges fotoszintézisre képes rendszerek. Jelenleg tehát több irányban is folynak a kutatások, és ezek közül kettőről korábban mi is írtunk a lenti cikkünkben:

Olyan eszközt készítettek, ami képes a mesterséges fotoszintézisre Az egyedülálló találmány képes tiszta energiává alakítani a napfényt, a szén-dioxidot és a vizet, méghozzá vezetékek, és úgy egyáltalán, mindenféle külső elektromos berendezés segítsége nélkül.

A korábbiaktól viszont annyiban különbözik a most ismertetésre kerülő elképzelés, hogy ennek valós környezetben a gyakorlati felhasználására már a közeljövőben nagy az esély, míg a többi jelenlegi kutatás még nem igazán hagyhatja el a labor falait. A Phys.org cikke alapján a dél-koreai kutatók kísérletei két nagyobb területet kapcsolnak össze: a napelemekkel kapcsolatos kutatásokat, valamint a szén-dioxid átalakításával kapcsolatos kutatásokat. A közös kapocs pedig egy nanométeres nagyságú, faág alakú volfrám-ezüst ötvözet elektróda, amely nagy mennyiségben képes szén-monoxidot kibocsájtani az átalakító rendszerbe került szén-dioxidból. Ezt a rendszert lehet aztán napelemekkel kombinálni, és így ipari léptékű, mesterséges fotoszintézisre képes rendszert lehetne valós környezetben létrehozni.

A szóban forgó katalizátor alkalmazható szén-monoxid előállító rendszerekben, melyek a szén-dioxid gázt alakítják át az előbb említett anyaggá – ebben az esetben a hagyományos ezüst katalizátorhoz képes 60 százalékkal több szén-monoxidot sikerült előállítani, ráadásul a volfrám-ezüst ötvözet 100 órányi kísérletet követően is stabil maradt. Miután pedig elektronmikroszkóp alatt valós idejű analízist hajtottak végre a katalizátoron, kiderült, hogy annak az alakja is (nem csak az anyaga) hozzájárult a megnövekedett szén-monoxid termeléshez.

Ezután a katalizátort 120 négyzetcentiméter felületű, kereskedelmi forgalomban is kapható napelemmel kombinálták, és a rendszer simán működött – vagyis nagy hatékonyság mellett alakította át a szén-dioxidot szén-monoxiddá, és tette mindezt külső környezetben. Ráadásul az egész folyamathoz egyedül napfényre volt szükség. Mindez azt jelenti a gyakorlati alkalmazás szempontjából, hogy az acélművekben és a petrolkémiai üzemekben a keletkező szén-dioxid ezzel a katalizátorral és napelemekkel nagy mennyiségben alakítható szén-monoxiddá, amelyből pedig különböző alapvető vegyületek hozhatóak létre jelentős kibocsájtáscsökkentés mellett.

(Kép: Flickr/Open Grid Scheduler / Grid Engine)

További cikkek a témában:

Csapdába esett algák állíthatják elő a jövő energiahordozóját, a hidrogént Méghozzá fotoszintézis útján, mely folyamat alapvetően amúgy oxigént termel. Ha ez az ötlet beválik, úgy sikerül energia-hatékony módon hidrogént előállítani, aminek hiánya mindig is nagy hátulütője volt ennek az energiahordozónak.

Megdőlt egy régi, légből kapott ellenérv az elektromos autókkal szemben Mindegy, hogy hogyan készül az elektromos áram, az EV-k lényegesen tisztábban működnek.

Vége lehet az EU-ban az új olaj és gáz alapú projektek finanszírozásának Legalábbis a Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) tervei szerint ezt kell meglépnünk, ha komolyan gondoljuk a károsanyag kibocsátás beszüntetését 2050-re.


Jól aludni – a legtermészetesebb dolog a világon vagy kifinomult művészet?
Az alvásterapeuta tippjei az alvás higiéniájáról. A fák közötti és a madárházban való alvásról – a legeredetibb alvóhelyekről. És mit csinál valójában egy alvásszakértő sommelier?
Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.