Stejně jako u mnoha dalších průlomových vynálezů, i zde se odborníci inspirovali přírodou a kromě solární energie se rozhodli sluneční záření využívat podobně, jako to dělají rostliny při fotosyntéze. Fotosyntéza je proces, během něhož dochází za pomoci slunce k přeměně oxidu uhličitého a vody na glukózu. Vědci se již roky snaží tento proces replikovat tak, aby jeho konečným výsledkem byla namísto glukózy elektřina. A dle dosavadních výsledků má tato technologie opravdu velký potenciál.
Naděje pro všechny
Na začátku roku 2020 vyhlásilo americké ministerstvo energetiky, že během následujících pěti let podpoří výzkum umělé fotosyntézy až 100 miliony dolarů. „Sluneční svit je naším hlavním zdrojem energie a schopnost generovat paliva přímo z něj má potenciál transformovat náš energetický průmysl a výrazně navýšit energetickou bezpečnost USA,“ uvedl k tomu ministerský předseda Paul Dabbar.
„Výroba elektřiny přímo ze slunečního svitu by skutečně navýšila energetickou bezpečnost každé země, a to i rozvojových států, kterým chybí infrastruktura nezbytná k ukládání většího množství nevyužité energie,“ napsal Dyllan Furness pro magazín Digital Trends.
Furness komunikoval s několika vědci, kteří se problematikou umělé fotosyntézy zabývají. Jeho cílem bylo informovat o nejnovějším vývoji. A přestože ještě chvíli potrvá, než bude tato technologie běžná jako například solární či větrné elektrárny, už nyní vypadá její budoucnost slibně.
Produkce elektřiny i vodíku
Jak tedy umělá fotosyntéza funguje? Za prvé, k absorbci slunečního světla a jeho přeměně v elektřinu používá místo chlorofylu solární články. Umělé „listy“ pak využívají buď umělý nebo organický katalyzátor k oddělení vody ze vzduchu a jejímu rozdělení na vodík a kyslík. Umělá fotosyntéza může jinými slovy vyrábět ne jeden, ale hned dva druhy paliv: elektřinu a vodík.
Už před dvěma roky vydali vědci z Národní laboratoře v Berkeley a Střediska pro umělou fotosyntézu (JCAP) studii o novém solárním článku, který přesně toto umí: ze vzduchu vezme oxid uhličitý a vodu a přemění je na elektřinu a vodík.
Další tým odborníků se zaměřil na molekuly chlorofylu nalezené v některých bakteriích, které mohou absorbovat světlo z infračervené části spektra. Při použití u umělé fotosyntézy by to mohlo zvýšit účinnost procesu, což je klíčem k tomu, aby byla tato technologie životaschopná.
Dovést k dokonalosti
Už nyní se ví, že rostliny zcela nevyužívají potenciál převádění slunečního svitu na energii. „K tomu by musely být černé, ne zelené, aby mohly absorbovat většinu barev solárního spektra,“ řekl Nathan Lewis, chemik působící na Kalifornském technologickém institutu a vedoucí výzkumník na JCAP. „A mají i další omezení. Jsou jednoduše nastaveny pouze tak, aby prováděly jen ty funkce, které potřebují z biologického hlediska.“
Lidé však hledají efektivnější a rychlejší konverzní proces. Jednou takovou alternativou k přírodní fotosyntéze je druh plachty vybavené solárními články, která může být roztažena na jakémkoli rovném povrchu, aby absorbovala vodu a světlo. Poté je plachta vložena do nádrže plné katalyzátorů, aby se oxid uhličitý přeměnil na chemická paliva, která lze okamžitě použít, nebo uložit. Vědci i Ministerstvo energetiky se domnívají, že právě tato technologie by se spolu s moderními solárními panely mohla stát další zbraní proti změně klimatu.
Zdroj: www.greenbiz.com
