Fotowoltaika? Nie, fotosynteza – naukowcy właśnie odkryli nieznaną wcześniej ścieżkę konwersji energii
Sprawność najczęściej dziś wybieranych (ze względu na koszty) polikrystalicznych paneli fotowoltaicznych sięga kilkunastu procent. Te lepsze (i droższe) monokrystaliczne potrafią przebić barierę 20 procent. Wydajność fotosyntezy to niemal 100 proc. Naukowcy są o krok bliżej zrozumienia jednego z najbardziej fundamentalnych mechanizmów życia na naszej planecie. Ten krok może nas uratować. Dosłownie.
Zacznijmy od faktów. Międzynarodowy zespół badawczy zajmował się badaniem zjawiska fotosyntezy w bardzo małych skalach czasowych (rzędu pikosekund). Naukowcy wykorzystali technikę zwaną ultraszybką spektroskopią absorpcji przejściowej (ultrafast transient absorption spectroscopy). Upraszczając, jest to technika, polegająca na oświetlaniu próbki impulsami laserowymi i rejestrowaniu tego, co dzieje się w bardzo krótkich odstępach czasu. Jeżeli te odstępy są dostatecznie krótkie możliwa jest obserwacja tras elektronów w procesie fotosyntezy. Jak wyjaśnił w wypowiedzi dla serwisu CNET dr Tomi Baikie z Cavendish Laboratory na Uniwersytecie Cambridge: „Możemy robić zdjęcia w różnych momentach, co pozwala nam obserwować zmiany w próbce naprawdę bardzo, bardzo szybko, biliard razy szybciej niż twój iPhone”.
Dr Baikie ujawnił, że jego zespół z zaskoczeniem odkrył nieznane wcześniej ścieżki przepływu energii na początku procesu, które mogłyby umożliwić wydajniejsze wydobywanie ładunku. Tak, dobrze rozumiecie. Rośliny okazują się być najbardziej efektywną elektrownią świata. Proces fotosyntezy jest dużo bardziej efektywny niż reakcje zachodzące w dzisiejszych panelach fotowoltaicznych. Sprawność „elektrowni” korzystającej z fotosyntezy realizowanej przez rośliny sięga bowiem niemal 100 procent. Tak, niemal 100 procent fotonów biorących udział w procesie fotosyntezy jest zamieniana na elektrony, elementarne cząstki ładunku elektrycznego.
Naukowcy podkreślają, że odkrycie zupełnie nowej ścieżki przepływu energii w procesie fotosyntezy pozwoli nam w przyszłości na wytwarzanie energii w sposób podobny do tego, w jaki dziś wytwarzamy żywność. Badacze zaznaczają jednak, że wytwarzanie energii będzie realizowane za pomocą takich organizmów jak cyjanobakterie, które również mają możliwość przeprowadzania procesu fotosyntezy, tak jak rośliny i jednocześnie taki sposób „hodowli” energii nie będzie konkurować z produkcją żywności.
Odkrycie związane z fotosyntezą można byłoby wykorzystać zarówno do wytwarzania energii odnawialnej, jak i paliw neutralnych dla klimatu. Produkcja energii z samogenerujących się i regenerujących się żywych organizmów korzystających z fotosyntezy byłaby jedną z najbardziej ekologicznych opcji, jakie dziś możemy sobie wyobrazić w zakresie zrównoważonego rozwoju. Jeżeli jesteście zainteresowani pogłębieniem tego tematu i dokładniejszym spojrzeniem na odkrycie dokonane przez naukowców, odsyłam Was do publikacji naukowej w Nature.
