מדענים מעוררים אנזימים רדומים לתת פוטוסינתזה מלאכותית דחיפה

Anonim

מדענים מעוררים אנזימים רדומים לתת פוטוסינתזה מלאכותית דחיפה

אנרגיה

ניק לבארס

4 בספטמבר 2018

2 תמונות

מדענים יצרו מכשיר פוטוסינתזה מלאכותי אמר לקלוט יותר אור שמש מאשר פוטוסינתזה טבעית עצמה (אשראי: Dink101 / Depositphotos)

היכולת ליצור מחדש ולהרחיב את תהליך הפוטוסינתזה, שבו צמחים להמיר אור השמש לדלקים שמיש, יהיה אומר דברים ענקיים עבור המרדף שלנו של אנרגיה מתחדשת. חוקרים ברחבי העולם עשו כמה התקדמות מבטיחות מאוחר, אבל צוות אחד של חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג 'אומר שהם יכולים לייצר תוצאות טובות יותר על ידי הפעלה מחדש של מנגנון טבעי שנעלמו באמצעות מיליארדי שנים של אבולוציה הצמח.

בטבע, צמחים להמיר אור השמש, פחמן דו חמצני ומים לתוך פחמימות, חלבונים ושומנים כדי לשרוד את קיומם, עם חמצן המיוצר כתוצר לוואי. מערכות פוטוסינתזה מלאכותיות ניסיוניות, הכוללות עלים מלאכותיים ותאים פוטו-אלקטרוטכניים בהשראת עש, משתמשות בתאים סולאריים מתקדמים כדי לפצל מים לחמצן ומימן, אשר ניתן תיאורטית להיות משפך לתוך תא דלק המשמש לייצור חשמל.

הצרה היא כי זרזים הדרושים כדי להפעיל את התהליך הזה עשויים לעתים קרובות מחומרים כי הם עלות אוסרני ורעיל. זה אומר שהם יכולים לעבוד כמו הוכחה של מושג טכנולוגיות במעבדה, אבל להיות בעייתי כאשר המדענים מנסים להרחיב את יצירותיהם כדי להשתמש בתעשייה.

אחד המדענים בשדרה, כולל אלה באוניברסיטת קיימברידג ', חוקרים את מה שמכונה פוטוסינתזה למחצה מלאכותית. כפי שהשם מרמז, טכניקה זו לוקח רכיבים מעשה ידי אדם ומתחתן עם אלה טבעי לייצר תוצאות טובות יותר. במקרה זה, המרכיבים הטבעיים האלה כרוכים במנגנונים ביולוגיים המושלכים על ידי צמחים דרך האבולוציה בגלל עודפי האנרגיה שהם יוצרים.

"פוטוסינתזה טבעית אינה יעילה משום שהיא התפתחה רק כדי לשרוד ולכן היא הופכת את כמות האנרגיה המינימלית החשופה הדרושה - בסביבות 1 עד 2 אחוזים ממה שהיא יכולה להמיר ולאחסן", אומר אוניברסיטת קיימברידג 'קטארז'ינה סוקול, המחבר הראשון של המחקר.

סוקול והצוות שלה פיתחו תא פוטואלקטכניקה שמחבר בין מערכת צילום אדומה וכחול-קליטה עם מימן, אנזים שנמצא באצות עם תכונות פוטוסינתזה. שילוב זה ימנע את תופעות הלוואי הרעילות של שימוש זרז מלאכותי, והוביל כמה תוצאות מבטיחות.

"הידרוגנאז הוא אנזים הנוכחי אצות כי הוא מסוגל להקטין פרוטונים לתוך מימן, " אומר Sokół. "במהלך האבולוציה, תהליך זה הופסק כי זה לא היה הכרחי להישרדות, אבל הצלחנו בהצלחה לעקוף את חוסר הפעילות כדי להשיג את התגובה שרצינו - פיצול מים למימן וחמצן."

כמו עבודה אחרת בתחום זה, היצירה של הקבוצה נותרה הוכחה לקונספט לעת עתה, אך החוקרים אומרים כי היא משפרת במכשירים הנוכחיים במונחים של כמות האנרגיה המופקת ומאוחסנת, וגם סופגת יותר אור שמש מאשר טבעי פוטוסינתזה עצמה. תיאר את זה בתור "אבן דרך, " עכשיו הם מקווים לבנות על הטכנולוגיה ולחקור אפשרויות אחרות בתחום הפוטוסינתזה מלאכותית למחצה.

"זה מרגש שאנחנו יכולים לבחור באופן סלקטיבי את התהליכים שאנחנו רוצים, ולהשיג את התגובה שאנחנו רוצים אשר אינו נגיש בטבע, " אומר Sokół. "זה יכול להיות פלטפורמה נהדרת לפיתוח טכנולוגיות סולאריות, הגישה יכולה לשמש לשתי תגובות נוספות יחד כדי לראות מה ניתן לעשות, ללמוד מהתגובות הללו ולאחר מכן לבנות סינתטי, חתיכות חזקות יותר של אנרגיה סולארית הטכנולוגיה."

המחקר פורסם בכתב העת Nature Energy.

מקור: אוניברסיטת קיימברידג '

מדענים מאוניברסיטת קיימברידג 'פיתחו תא פוטואלקטרוכימי שמחבר בין מערכת צילום אדומה וכחול-קליטה עם אנזים הנקרא מימן (קרדיט: Katarzyna Sokół)

מדענים יצרו מכשיר פוטוסינתזה מלאכותי אמר לקלוט יותר אור שמש מאשר פוטוסינתזה טבעית עצמה (אשראי: Dink101 / Depositphotos)