Τεχνητη φωτοσυνθεση

Έπειτα από περιπλάνηση στο κέντρο του Άμστερνταμ, βγάζοντας φωτογραφίες τα διάσημα, γραφικά κανάλια, ο Μαξ και η Λίλη κατευθύνθηκαν προς στο επίσης παγκοσμίου φήμης Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. Μέρος της έρευνας του Πανεπιστημίου πάνω στην ηλιακή ενέργεια, ήταν μια δουλεία σχετική με τηντεχνητή φωτοσύνθεση.

Και οι δυο ένιωσαν ότι δεν υπήρχε καλύτερος τρόπος να τελειώσουν το ταξίδι τους από το να μάθουν κάτι παραπάνω γι αυτό το αξιόλογο θέμα.  Πρόκειται για μια διαδικασία που μιμείται τον τρόπο με τον οποίο η φύση παράγει ενέργεια εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, ώστε να παραχθεί ενέργεια ικανή να καλύψει τις ανάγκες του σύγχρονου πολιτισμού.

«Χρησιμοποιούμε ενέργεια για πολλά πράγματα, αλλά υπάρχουν τρεις βασικές απαιτήσεις» άρχισε η Λίλη. «Για θέρμανση, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και μεταφορές. Η τεχνητή φωτοσύνθεση θα βοηθήσει στα δύο τελευταία».

Ο Μαξ παρόλα αυτά, δεν μπορούσε να κρύψει την απογοήτευσή του. Κρατούσε στο ύψος των ματιών του μια φωτοκαταλυτική κυψέλη σε νερό. Είδε πολλές μικροσκοπικές φούσκες να ανεβαίνουν στην επιφάνεια. «Αυτό είναι το τεχνητό φύλλο;» ρώτησε διαβάζοντας την ετικέτα. «Περίμενα κάτι πιο ..πράσινο» διαμαρτυρήθηκε.

«Σαν τι;» ρώτησε η Λίλη. «Ίσως να μην είναι πράσινο στο χρώμα, όμως έχει την ίδια αρχή λειτουργίας με το φύλλο» συνέχισε. «Άραγε ξέρεις τι είναι η φωτοσύνθεση;» τον πείραξε.

Ο Μαξ είπε ότι γνωρίζει πολύ καλά τι είναι η φωτοσύνθεση. Τα φυτά απορροφούν ηλιακή ενέργεια και την μετατρέπουν σε χημική. Συνδυάζουν το διοξείδιο του άνθρακα που δεσμεύουν από την ατμόσφαιρα με νερό ώστε να δημιουργήσουν την τροφή τους, τη γλυκόζη, και οξυγόνο.

«Η γλυκόζη είναι υδατάνθρακας» πρόσθεσε η Λίλη. Και αυτό το τεχνητό φύλλο που κρατάς κάνει κάτι παρόμοιο. Χρησιμοποιεί την ηλιακή ενέργεια για να διασπάσει τα μόρια του νερού σε οξυγόνο και υδρογόνο. Το οξυγόνο βγαίνει από την μπροστινή όψη του φύλλου και το υδρογόνο από την πίσω. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται ως καύσιμο.

Στη φύση το «χρήσιμο καύσιμο» είναι οι υδατάνθρακες, οι πρωτεΐνες και τα λύπη, στην  περίπτωση της επιστήμης όμως, ψάχνουμε για  ένα καύσιμο που να τροφοδοτήσει τα αυτοκίνητα και να μας δίνει ηλεκτρική ενέργεια να λειτουργούμε τις συσκευές μας. Η τεχνητή φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία παραγωγής καυσίμου από τίποτε άλλο παρά νερό, φως και διοξείδιο του άνθρακα. Είναι μια ζωτικής σημασίας διαδικασία, το θεμέλιο ενός κόσμου που δε χρειάζεται πλέον ορυκτά καύσιμα.

Συνδυάζοντας άνθρακα με νερό, η τεχνητή φωτοσύνθεση παράγει υδρογονάνθρακες. Φτιαγμένοι από υδρογόνο και άνθρακα οι υδρογονάνθρακες όπως το προπάνιο και το οκτάνιο είναι τα βασικά συστατικά της βενζίνης και του φυσικού αερίου και έχουν χρησιμοποιηθεί για αιώνες ως καύσιμα. Αυτή η κατηγορία τεχνητής φωτοσύνθεσης έχει επίσης το πλεονέκτημα της μείωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

«Όμως πως γίνεται;» αναρωτήθηκε φωναχτά ο Μαξ. Η Λίλη είπε ότι μια λέξη αρκούσε για να το εξηγήσει όλο: καταλύτες. Ο καταλύτης είναι ένα υλικό το οποίο επιταχύνει μια χημική αντίδραση. Η επιστήμη έχει αναπτύξει νέους καταλύτες προκειμένου να γίνει εφικτή η τεχνητή φωτοσύνθεση.

Όταν οι καταλύτες αυτοί συνδέονται με υλικά που να απορροφούν το φως, η αποδοτική παραγωγή καυσίμου όπως η μεθανόλη για παράδειγμα, γίνεται εφικτή. Στις αρχές χρησιμοποιούνταν ως καταλύτες πολύτιμα μέταλλα όπως η πλατίνα και το ιρίδιο. Όμως ήταν ακριβά και έτσι έπρεπε να βρούμε μια φθηνότερη εναλλακτική λύση. Για παράδειγμα ένας καταλύτης ακίνδυνος, σταθερός και φιλικός προς το περιβάλλον, είναι το διοξείδιο του τιτανίου. Επιπλέον, κάποια κράματα μετάλλων έχουν αποδειχθεί αποδοτικοί καταλύτες. Ένας συγκεκριμένα, ένα κράμα νικελίου, μολυβδαινίου και ψευδαργύρου (NiMoZn), είναι πολύ αποδοτικός στην παραγωγή υδρογόνου. 

Ο Μαξ και η Λίλη έμειναν εντυπωσιασμένοι από αυτό το επίτευγμα. Ίσως δε μοιάζει με φύλλο, όμως  δρα όπως αυτό. Η τεχνητή φωτοσύνθεση μειώνει το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας παρέχοντας φρέσκο αέρα, ενώ δημιουργεί καύσιμα που τροφοδοτούν μέσα μετακίνησης και συσκευές. Αποδοτικότητα, σεβασμός προς το περιβάλλον, αειφορία: Ο δρόμος για έναν καινούριο κόσμο, έναν καλύτερο κόσμο, είχε μόλις ανοίξει.