Yeni malzemelerle yapay fotosentez yapılıyor
Enerji elde etmek için yeni yöntem çok önemli olacak
Bitkilerin ve diğer bazı organizmaların güneş ışığını kimyasal enerjiye dönüştürme sürecini duymuş olabilirsiniz. Bitkilerin veya alglerin oksijen (O 2 ) salıp karbondioksit (CO 2 ) tükettiği bir süreç olan fotosentez sayesinde Dünya'da yaşam devam ediyor. Peki ya böyle doğal bir enerji elde etme yöntemini yapay olarak yeniden üretebilseydik?
Campinas Eyalet Üniversitesi'nin (Unicamp) Kimya Enstitüsü'nden (IQ) bir grup araştırmacı, temel amacı enerji üretmek olan fotosentezi yapay olarak gerçekleştirmeye çalışmak için nanometrik ölçekte (metrenin milyarda biri) materyaller geliştirdi.
Profesör Jackson Dirceu Megiatto Júnior, “Bitkiler tarafından gerçekleştirilen doğal fotosentez sistemine ilişkin mevcut bilgilere dayanarak, yapay malzemelerde, elektrikte ve hatta güneş enerjisinden yakıt için fotosentetik işlev için gerekli noktaları yeniden üretmeye çalışıyoruz” dedi. Unicamp'ın IQ'su, FAPESP Ajansı'na.
Yapay fotosentez fikri 20. yüzyılın başında başladı, ancak laboratuvarda güneş enerjisi ve suyun hidrojen ve oksijen gazları üretmek için kullanılmasına izin veren bazı bilimsel ilerlemelerle, ancak birkaç yıl önce mümkün olduğu düşünülüyordu. Yönetmen Megiatto'ya göre.
Yeniliklerden belki de en önemlisi, güneş enerjisi ile aktive edildiğinde reaksiyonları hızlandıran, su moleküllerini hidrojen ve oksijene parçalayan katalizör malzemelerdir.
Silisyum güneş panelleri de geliştirildi ve bu fotoaktif malzemeleri geleneksel yakıt hücrelerine, yani hidrojen ve oksijen gazlarını tekrar su molekülleri oluşturmak üzere birleştirerek kimyasalları elektrik enerjisine dönüştüren elektrokimyasal hücrelere bağlama olasılığını ortaya çıkardı. Dirceu Megiatto'ya göre, buradaki zorluk, malzemeleri bir yakıt hücresine bağlamaktır. Yeni malzemelerin ürettiği hidrojen ve oksijeni bir yakıt hücresinde kullanabilirsek, yeniden su ve elektrik üretip yapay fotosentez yapma döngüsünü kapatmak mümkün olacak” dedi.
Bununla birlikte, fotosentez için bir malzeme olarak silikon plaka kullanmanın bazı olumsuz yanları vardır: istenen saflığı elde etmek için yüksek maliyetler ve zor kullanım.
Silikona alternatif
O zamanlar silikon güneş panelleri uygun olmadığı için yapay fotosentez üretmek için alternatif bir doğal malzeme arandı. Unicamp'ın IQ'su bu alternatifi doğada aradı. Yeşil bir renk vermenin yanı sıra bitkiler tarafından fotosentez için doğal olarak kullanılan bir pigment olan klorofilden daha iyi bir katalizör yoktur. “Bu moleküller, güneş enerjisini absorbe edebilmek için doğadan çıkış yolu. Ancak kimyasal sentez süreçleri zor ve pahalı” diye yorumladı Megiatto.
Bu nedenle, porfirin adı verilen yapay bir klorofil oluşturuldu. Kullanımı daha kolaydır ve doğal klorofilin sağlayamadığı kimyasal stabiliteye sahiptir.
"Bu malzemeler, katalizörlere bağlandıklarında, su moleküllerinin oksidasyonu yoluyla güneş enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesi için çok umut verici olduklarını gösterdiler, ancak şu anda fotosentetik değil, yalnızca sulu çözeltide inceleniyorlar. cihaz gerçek," dedi Megiatto.
Şimdi amaç, katı bir malzeme geliştirmek ve bunları bir güneş pilinin çalışması için gerekli olan metalik ve yarı iletken plakalar (elektrotlar) üzerine biriktirmek için üretilen moleküllerle fotoaktif bir polimerik film oluşturmaktır.
Megiatto, "Bu projede edinilen bilgiler, biyoyakıt üretiminde kullanılan bitkilerin verimini artırmak için tarımsal araştırmalarda da kullanılabilir", diyerek sözlerini tamamladı.
Kaynak: FAPESP Ajansı
