Znanstveniki z inštituta Maxa Plancka pod vodstvom Markusa Antoniettija so nedavno uspešno izvedli poskus, s katerim so želeli v laboratorijih umetno ustvariti enak učinek, kot se med fotosintezo dogaja v rastlinah. V nasprotju s svojimi predhodniki, ki so razvijali sisteme na podlagi kovinskih katalizatorjev, so se po navdih zatekli v svet rastlin.

Te namreč v postopku fotosinteze vključujejo pomemben vmesni korak, in sicer vezavo ogljikovega dioksida z dušikovimi atomi, da se tvori karbomat. Nemški raziskovalci so eksperimentirali s katalizatorjem z grafitnimi strukturami, ki omogočajo tvorbo karbomata.

Umetna fotosinteza velja za enega od svetih gralov raziskovanja, saj se kemiki želijo dokopati do uporabe ogljikovega dioksida kot vira ogljika za svoje sintetične reakcije. Toda stvar ni tako preprosta, kakor je videti na prvi pogled. Kemično aktiviranje ogljikovega dioksida, s tem je mišljena njegova razcepitev na ogljik in kisik, je eden največjih izzivov sintetične kemije.

Ogljikovi in kisikovi atomi imajo v molekulah ogljikovega dioksida razmeroma močno in stabilno vez, zato je za njuno razbitje potrebne precej energije. Do danes je le nekaj kovinskih katalizatorjev sposobnih razbiti vez med ogljikom in kisikom v ogljikovem dioksidu.

Zato so Antonietti in kolegi naredili katalizator iz ogljikovih in dušikovih obročev. Porozni material, poimenovan grafitni ogljikodušik, je vročinsko zelo stabilen in čeprav vstopa v veliko kemičnih reakcij, se lahko skoraj vedno ponovno spravi v prvotno obliko, torej je idealni katalizator. Lahko se uporabi tudi za aktiviranje ogljikovega dioksida. Snov ukrade ogljikov atom in pusti dušikov monoksid, ki se lahko potem uporabi za nadaljnje kemične reakcije. "Naš katalizator je morebiti celo prvi korak k umetni fotosintezi," upa Antonietti.

Koristi od izkoriščanja umetne fotosinteze bi bile številne, vendar si znanstveniki največ obetajo od nje prav na področju alternativnih virov energije. Še vedno namreč ni povsem jasno, od kod bomo v prihodnosti, dolgoročno gledano, pridobivali energijo. Sončna energija ne more zagotoviti količine elektrike, ki jo potrebuje industrija.

Javnost zavrača elektrarne na veter, ker kvarijo podobo pokrajin in ker je potrebnih preveč, če želimo z njimi nadomestiti konvencionalne generatorje. Jedrska energija ostaja nezaželena. Fosilna goriva pa še naprej povečujejo nevarnost globalnega segrevanja.

Znanstveniki menijo, da je obetaven nov vir energije prav fotosinteza. Ideja znanstvenikov Planckovega inštituta je izkoristiti fotosintezo, mehanizem, s katerim tudi rastline pridobivajo potrebno energijo za rast, da bi pridobili vodik ali katero drugo gorivo tako za motorje kot za proizvodnjo elektrike. Vodik, denimo, je čisto gorivo, ki porablja samo vodo in proizvaja energijo.

Poraba prevelike koncentracije ogljikovega dioksida v ozračju zaradi uporabe sedanjih fosilnih goriv pa je le še dodatna korist od umetne fotosinteze. Pravijo, da do uresničitve ni več daleč. Novi nekovinski, grafitni ogljikovo nitridni katalizator omogoča veliko enostavnejše razbijanje ogljikovih in kisikovih atomov v ogljikovem dioksidu, z bistveno manj porabljene energije. Zato pričakujejo, da jim bo v naslednjih dveh letih uspelo razviti delujoč sistem umetne fotosinteze.

Vir: dnevnik.si