«Βιονικό φύλλο» είναι καλύτερο στη φωτοσύνθεση από τα ίδια τα φυτά

Είναι μια από τις σπάνιες φορές που η φύση αναγκάζεται να φάει το καπέλο της: ερευνητές του Χάρβαρντ παρουσίασαν ένα σύστημα τεχνητής φωτοσύνθεσης που μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε καύσιμα με απόδοση 10%, πολύ πάνω από το 1% που έχει μετρηθεί στα ταχύτερα αναπτυσσόμενα φυτά.

Ο καταλύτης

Το «βιονικό φύλλο» που παρουσιάζεται στην επιθεώρηση «Science» χρησιμοποιεί έναν χημικό καταλύτη για να διασπά τα μόρια νερού σε αέριο οξυγόνο και υδρογόνο, όπως κάνουν και τα φυτά στο πρώτο στάδιο της φωτοσύνθεσης. Το οξυγόνο απελευθερώνεται στον αέρα ως υποπροϊόν, ενώ το υδρογόνο διοχετεύεται σε αποικίες βακτηρίων τα οποία το χρησιμοποιούν για την παραγωγή οργανικών ενώσεων.

Οι ενώσεις αυτές αποθηκεύουν στους χημικούς δεσμούς τους το ένα δέκατο της εισερχόμενης ηλιακής ενέργειας, ποσοστό που θα έκανε τα πλέον αποδοτικά φυτά να ντρέπονται. «Πρόκειται για ένα πραγματικό σύστημα τεχνητής φωτοσύνθεσης» λέει ο Ντάνιελ Νοσέρα, επικεφαλής της μελέτης. «Μέχρι σήμερα, συστήματα τεχνητής φωτοσύνθεσης είχαν χρησιμοποιηθεί μόνο για τη διάσπαση του νερού. Αντίθετα, αυτό είναι ένα πραγματικό σύστημα "από το Α ως το Ω", και μάλιστα φτάνει πολύ πάνω από την αποδοτικότητα της φωτοσύνθεσης στη φύση» καμαρώνει.


Τα οργανικά μόρια

Το βιονικό φύλλο δίνει αλκοόλες, όπως η ισοβουτανόλη και η ισοπεντανόλη, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο. Δυνητικά, όμως, θα μπορούσε να παράγει οποιοδήποτε οργανικό μόριο, ανάλογα με το βακτήριο που αναλαμβάνει την επεξεργασία του υδρογόνου.

Ο Νοσέρα είχε παρουσιάσει πέρυσι ένα αντίστοιχο βιονικό σύστημα, το οποίο όμως προσέφερε απόδοση μόλις 3,2%. Το πρόβλημα ήταν ότι ο καταλύτης που διασπούσε το νερό, βασισμένος στο νικέλιο, απελευθέρωνε ελεύθερες ρίζες οξυγόνου που σκότωναν τα μικρόβια. Τη λύση έδωσε ένας νέος καταλύτης, ένα κράμα κοβαλτίου και φωσφόρου, το οποίο «αύξησε δραματικά την απόδοση», όπως λέει ο Νοσέρα.

Αν και υπάρχει ακόμα περιθώριο βελτίωσης, ο ερευνητής θεωρεί ότι το βιονικό φύλλο είναι ήδη αρκετά αποτελεσματικό για εμπορικές εφαρμογές. Ο ίδιος διαπραγματεύεται τώρα με επιστήμονες στην Ινδία για το ενδεχόμενο αξιοποίησης της τεχνολογίας στην παραγωγή καυσίμων για φτωχές κοινότητες. Δισεκατομμύρια χρόνια μετά την εμφάνισή της στη Γη, η φωτοσύνθεση δείχνει πιο πολύτιμη από ποτέ.