Dirbtinė fotosintezė
Pasigrožėję Amsterdamo senamiesčiu, nufotografavę vaizdingus kanalus Maksas ir Lilė pasuko į visame pasaulyje garsų Amsterdamo universitetą. Viena iš jo saulės energijos iniciatyvų buvo veikla dirbtinės fotosintezės srityje.
Abu jautė, kad nebus geresnio būdo užbaigti kelionę, kaip sužinant ką nors naujo apie šį vertingą projektą, kuriuo siekiama sukurti energijos modernios civilizacijos poreikiams gamybos procesą, imituojantį milijardus metų gamtoje naudojamą energijos gamybos būdą.
„Mes naudojame energiją daugeliui dalykų, tačiau egzistuoja trys pagrindiniai poreikiai, – svarstė Lilė. – Tai šildymas, elektros gamyba ir transportas. Dirbtinė fotosintezė padės pastarosioms dviem sritims.“
Bet Maksas negalėjo suvaldyti nusivylimo. Jis laikė akių lygyje menzūrą, kurioje vandenyje buvo fotokatalizinis elementas. Į viršų kilo daug mažyčių burbuliukų. „Ar tai dirbtinis lapas? – paklausė jis skaitydamas etiketę. – Tikėjausi kažko ... žalesnio,“ – pridūrė nepatenkintas.
„Ko? – paklausė Lilė. – Jis gali nebūti žalios spalvos, bet veikia tokiu pačiu principu kaip lapas. Ar apskritai žinai, kas yra fotosintezė?“ –paerzino.
Maksas atrėžė žinąs puikiai. Augalai sugeria saulės energiją ir paverčia ją chemine energija. Jie sujungia iš atmosferos paimtą anglies dioksidą su vandeniu, kad susikurtų maisto, gliukozės ir deguonies.
„Gliukozė yra angliavandenis, – pridūrė Lilė. – Ir šis dirbtinis lapas, kurį laikai rankose, atlieka kažką panašaus. Jis saulės energiją naudoja vandeniui skaidyti į deguonį ir vandenilį. Matai burbuliukus? Tai deguonis ir vandenilis. Deguonis kyla nuo priekinės lapo pusės, o vandenilis – nuo užpakalinės. Vandenilis naudojamas kaip degalai.“
Gamtoje naudojami degalai yra angliavandeniai, baltymai ir riebalai, o šiuo atveju mokslininkai ieškojo degalų, tinkamų automobiliams ir prietaisams, kuriems maitinti reikia elektros. Dirbtinė fotosintezė yra degalų gamybos tik iš vandens, saulės šviesos ir anglies dioksido procesas. Tai gyvybiškai svarbus procesas, pasaulio, kuriam nebereikia iškastinio kuro, pamatas. Anglies dioksidą sujungiant su vandeniu, vykstant dirbtinei fotosintezei pagaminami angliavandeniliai. Angliavandeniliai, sudaryti iš vandenilio ir anglies, pavyzdžiui, propanas ir oktanas, yra pagrindinės benzino ir gamtinių dujų sudėtinės medžiagos ir šimtmečiais buvo naudojamos kaip degalai. Be to, šio tipo dirbtinė fotosintezė yra pranašesnė – atmosferoje mažinamas anglies dioksido kiekis.
„Bet kaip jis padarytas?“ – garsiai nusistebėjo Maksas. Lilė pasakė, kad viską paaiškina vienas žodis: katalizatorius. Katalizatorius yra medžiaga, kuri pagreitina cheminę reakciją. Siekiant sukurti dirbtinę fotosintezę, kuriami nauji katalizatoriai.
Kai šie katalizatoriai sujungiami su šviesą sugeriančiomis medžiagomis, tampa įmanoma efektyvi degalų, pavyzdžiui, metanolio, gamyba. Pradžioje kaip katalizatoriai buvo naudojami taurieji metalai, tokie kaip platina ir iridis. Jie buvo labai brangūs, dėl to reikėjo kurti naujas, pigesnes alternatyvas. Pavyzdžiui, nekenksmingas, aplinkai palankus ir labai stabilus katalizatorius yra titano dioksidas. Be to, įrodyta, kad efektyvūs katalizatoriai – kai kurie metalų lydiniai. Pavyzdžiui, nikelio, molibdeno ir cinko lydinys (NiMoZn) yra labai efektyvus vandenilio gamyboje.
Maksui ir Lilei šis pasiekimas padarė didelį įspūdį. Galbūt jis nepanašus į lapą, bet veikia kaip lapas. Dirbtine fotosinteze mažinamas anglies dioksido kiekis atmosferoje, užtikrinamas švaresnis oras ir kartu gaminami degalai automobiliams ir energija elektros prietaisams. Efektyvumas, rūpinimasis aplinka, tvarumas – tai kelias į naują, geresnį pasaulį.