Kunstlik fotosüntees
Pärast Amsterdami kesklinnaga tutvumist ning kuulsate maaliliste kanalite pildistamist suundusid Max ja Lily maailmakuulsasse Amsterdami ülikooli. Päikeseenergiaalgatuse ühe osana tegeletakse seal kunstliku fotosünteesi uurimisega.
Max ja Lily leidsid, et parim viis reisi lõpetamiseks on hankida uusi teadmisi selle väärtusliku projekti kohta, mille käigus luuakse protsess, mis jäljendab looduse miljardeid aastaid vana energiatootmise viisi, tootmaks tänapäevaseid vajadusi rahuldavat energiat.
„Me kasutame energiat paljudeks asjadeks, kuid põhiliselt kolme vajaduse täitmiseks,“ selgitas Lily. „Kütteks, elektri tootmiseks ja transpordiks. Kunstlik fotosüntees aitab kahe viimase puhul.“
Max ei suutnud aga parata, et oli pisut pettunud. Ta uuris keeduklaasi silmade kõrgusel hoides pingsalt vees olevat fotokatalüütilist rakku ja veepinna poole kerkivaid paljusid pisikesi mullikesi. „Kas see ongi kunstlik leht?“ küsis ta etiketti lugedes. „Ootasin midagi ... rohelisemat,“ kurtis ta pettunult.
„Mida sina siis ette kujutasid?“ küsis Lily. „See ei ole küll roheline, kuid toimib samal põhimõttel kui leht,“ jätkas ta ja küsis siis õrritavalt, et: „Kas sa üldse tead, mis asi see fotosüntees on?“
Max vastas enesekindlalt, et teab väga hästi, mida fotosüntees endast kujutab. Taimed neelavad päikeseenergiat ja muudavad selle keemiliseks energiaks. Nad ühendavad atmosfäärist saadud süsinikdioksiidi veega, et luua omale toitu, glükoosi ja hapnikku.
„Glükoos on süsivesik,“ lisas Lily, „ja see kunstlik leht, mida sa seal hoiad, teeb midagi sarnast. See kasutab päikeseenergiat, et jagada vett hapnikuks ja vesinikuks. Kas näed neid mulle? Need on hapnik ja vesinik. Hapnik tuleb lehe pealmisest ja vesinik selle tagumisest poolest. Vesinikku kasutatakse kütusena.
Kuigi looduses on kütuseks süsivesikud, valgud ja rasvad, siis praegusel juhul otsisid teadlased kütust, mis paneks tööle autod, ja elektrit, mis käivitaks seadmeid. Kunstlik fotosüntees on protsess, kus valmistatakse kütust vaid veest, päikesevalgusest ja süsinikdioksiidist. See on ülioluline alusprotsess maailmale, kus fossiilseid kütuseid enam ei kasutata. Kunstliku fotosünteesi puhul toodetakse kütust süsinikdioksiidi veega kombineerimisel. Süsivesinikud, nagu propaan ja oktaan, mis on valmistatud vesinikust ja süsinikust, on bensiini ja maagaasi põhikomponendid ning neid on kütusena kasutatud sajandeid. Sellise kunstliku fotosünteesi eeliseks on ka see, et nii saab meie atmosfääris vähendada süsinikdioksiidi.
„Aga kuidas seda tehakse?“ arutles Max valjusti. Lily selgitas, et seda kõike seletab vaid üks sõna – katalüsaatorid. Katalüsaator on materjal, mis kiirendab keemilist reaktsiooni. Kunstliku fotosünteesi võimaldamiseks on välja töötatud uued katalüsaatorid.
Kui need katalüsaatorid ühendatakse valgust neelavate materjalidega, siis muutub võimalikuks kütuste, nagu metanooli, tõhus tootmine. Alguses kasutati katalüsaatoritena väärismetalle, nt plaatinat või iriidiumi. Nende kasutamine oli aga liiga kallis, nii et tuli välja töötada uued ja odavamad alternatiivid. Üks kahjutu, keskkonnasõbralik ja väga stabiilne katalüsaator on näiteks titaandioksiid. Lisaks on osutunud efektiivseteks katalüsaatoriteks ka mõned metallisulamid. Näiteks on nikli, molübdeeni ja tsingi sulam (NiMoZn) väga tõhus vesiniku tootmise katalüsaator.
Nii Maxile kui ka Lilyle jättis see saavutus sügava mulje. See ei näe küll lehe moodi välja, kuid toimib siiski nagu leht. Kunstlik fotosüntees vähendab atmosfääris olevat süsinikdioksiidi, pakkudes värskemat õhku ja luues samal ajal autode ja elektriseadmete kasutamiseks vajalikku kütust. Tõhusus, keskkonnast hoolimine ja jätkusuutlikkus – nende abil ehitatakse teed, mis viib uude ja paremasse maailma.