Czysta energia? Matka natura nadal wie lepiej
Wraz ze wzrostem zainteresowania na całym świecie czystą energią, naukowcy nie ustają w poszukiwaniach jej najobfitszych, dostępnych dla nas zasobów. Większość ekspertów zwróciła się w tym celu w kierunku światła słonecznego. Wyzwanie jednak polega na ustaleniu jak najlepszego i najwydajniejszego sposobu wychwytywania, przesyłania i magazynowania energii słonecznej. Międzynarodowy zespół naukowców odkrył ostatnio, że złożone systemy funkcjonujące w przyrodzie mogą przynieść rozwiązanie tego problemu. Wyniki opublikowane w czasopiśmie Nature Chemistry stawiają w centrum uwagi naturalne kompleksy antenowe. Badania zostały dofinansowane z projektu PHOTPROT (Dynamiczna macierz białkowa w fotosyntezie - od nieładu po życie), który otrzymał grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) o wartości 2,86 mln EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Po przeanalizowaniu prac poświęconych naturalnym kompleksom antenowym roślin i mikroorganizmów do pochłaniania światła słonecznego, naukowcy z Holandii, Kanady, USA i Wlk. Brytanii skompilowali zgromadzone informacje w formę przewodnika dla naukowców i inżynierów, którzy projektują przyszłe technologie energii słonecznej. Przyglądając się naturalnej fotosyntezie zespół pogłębia wiedzę na potrzeby projektowania antropogenicznych, molekularnych obwodów energetycznych do wychwytywania, regulowania, wzmacniania i zarządzania surową energią słoneczną. Wyposażeni w te informacje eksperci mogą z powodzeniem czerpać z obfitości dostępnego światła słonecznego, następnie przekształcać i magazynować jego energię, po czym przesyłać ją na różne odległości - wszystko to w ramach układów mikroskopowych sieci energetycznych. "Ponad 10 trylionów fotonów światła uderza liść w każdej sekundzie" - jak czasopismo Digital Journal cytuje dr Grega Scholesa, chemika z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Toronto w Kanadzie. "Z tej liczby niemal każdy czerwony foton jest wychwytywany przez chlorofil, który stymuluje wzrost roślin." Jednym z wyzwań jest skierowanie energii pochodzącej ze światła słonecznego, wychwyconej i zmagazynowanej przez zaledwie jedną miliardową sekundy w chromoforach, które eksperci nazywają kolorowymi barwnikami lub molekułami pigmentowymi, zanim energia ta zostanie utracona. Naukowcy twierdzą, że choć eksperci analizują fotosyntezę od ponad stu lat, odtworzenie zasad wykorzystanych w tym złożonym procesie naturalnym będzie możliwe, jeżeli wprowadzone zostaną zmiany w istniejących procedurach syntezy chemicznej. Potrzebne są nowe podejścia naśladujące rozmieszczenie chromoforów w przyrodzie i regulację naturalnej, molekularnej energii wzbudzenia w optymalizacji pochłaniania światła przez kompleksy anten solarnych w liściach i glonach. Dodają, że transport wzbudzenia elektrycznego w przyrodzie jest prawdopodobnie największym wyzwaniem dynamiki chemicznej. Wyniki prac mogą przełożyć się na ramy potrzebne do zaprojektowania i syntezy funkcjonujących w skali molekularnej, sztucznych, fotosyntetyzujących jednostek i systemów antenowych. Kluczowe znaczenie zdaniem naukowców ma inżynieria sztucznych chromoforów o dużej zdolności absorpcyjnej, ustawienie tych molekuł pigmentowych w optymalne układy na antenach i korzystanie ze wspólnych właściwości molekuł pochłaniających światło. "Wedle prognoz energia słoneczna ma zaspokoić znaczącą część światowego zapotrzebowania na energię w kolejnym stuleciu, gdyż światło słoneczne to najobfitsze źródło energii, jakie mamy do swojej dyspozycji" - jak cytuje czasopismo Digital Journal współautora Grahama Fleminga z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley w USA. "Aczkolwiek, aby skutecznie wykorzystywać energię słoneczną pobraną ze światła słonecznego, musimy zrozumieć i udoskonalić zarówno efektywne wychwytywanie fotonów, jak i przesył elektrycznej energii wzbudzenia."Więcej informacji: Nature Chemistry: http://www.nature.com/nchem/index.html(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Uniwersytet w Toronto: http://www.utoronto.ca/(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Europejska Rada ds. Badań Naukowych: http://erc.europa.eu/(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
Kraje
Niderlandy, Zjednoczone Królestwo