ケンブリッジ大学セントジョンズカレッジの科学者は、 太陽光を燃料に変換する新しいプロセスを開発.

チームの「半人工光合成」法は、太陽光を利用して、ラボ環境で水を水素と酸素に分解します。 彼らのプロセスは、藻類の酵素である生物学的成分と、人工の要素のみを使用する完全に人工的な光合成とを区別する人工の技術の両方を使用します。

研究論文は雑誌に掲載されています 自然エネルギー.

植物が日光と水からエネルギーを抽出する自然なプロセスである光合成の間、植物が吸収した水は、加水分解と呼ばれるプロセスで酸素と水素に分解されます。 このプロセスから得られた水素は、潜在的で無限のエネルギー源として使用される可能性があります。

残念なことに、自然光合成は一般に効率的ではなく、生物が生き残るために必要な少量のエネルギーしか生産しません。

「自然光合成は、単に生き残るために進化したため、効率的ではないため、必要最小限のエネルギーを必要とするため、変換および保存できるエネルギーの約1〜2パーセントです」と、St。ジョンズカレッジ、声明で述べた。

人工光合成は数十年にわたり存在してきたが、通常は高価で時には毒性である触媒の使用に頼って妨げられてきた。

最初の人工光合成法は、二酸化チタンが加水分解を促進するのに使用できることを発見した藤嶋昭氏による1960後期に開発されました。 だから、このアイデアは何十年にもわたって探究されてきましたが、工業規模の方法はまだ開発されていません。

ソコルと彼女のチームによって開発されたプロセスは、化学的触媒に依存する方法の欠点のいくつかを克服しようとする生物学的要素を利用する半人工光合成を模索する成長運動の一部です。

自然界に豊富に存在する生物である藻類から、さらには酵素によってヒドロゲナーゼを抽出することにより、研究者は多くの既存の方法よりも理論的にはるかに安価なプロセスを開発しました。

そのためには、藻類の水素生成を「再活性化」する必要がありました。

「ヒドロゲナーゼは藻類に存在する酵素で、プロトンを水素に還元することができます」とソコルは声明で述べました。 「進化の過程で、このプロセスは生存に必要ではなかったため非アクティブになりましたが、不活性を回避して、望みの反応、つまり水を水素と酸素に分解することに成功しました。」

これを達成するために、ヒドロゲナーゼが半人工装置の他のコンポーネントと統合されたとき、彼らはin vitroで水素生成を「再活性化」しなければならないと彼女は説明した。

最終的に、彼らが開発した半人工デバイスは自然のシステムよりも優れている可能性があります。

「我々のシステムは光化学系IIを直接ヒドロゲナーゼに再配線し、生物学的にアクセスできない光合成経路を「再設計」して、高い選択性で水素と酸素に分裂する所望の反応を達成し、効率、 "Sokółは言った。

しかし、Sokół氏は、彼らのプロジェクトはまだ実験的規模であり、産業レベルで適用できるようになるまでには長い道のりがあると説明しました。

「このモデルシステムの開発は、学際的なアプローチを通じて合成生物学的インターフェースのアセンブリに関連する多くの困難な課題を克服し、その結果、太陽エネルギーの変換と貯蔵のための将来の半人工システムを開発するためのツールボックスを提供します」前記。

「私たちのシステムは、大規模な技術として適用するにはまだ壊れやすいため、概念実証デバイスです。」

それでも、この新しい技術は、大規模な半人工光合成への大きな一歩です。

ソコルは、半人工的なプラットフォームは、太陽エネルギーを利用する以外にも多くの用途があると強調した。

「半人工プラットフォームにより、コンポーネントを交換し、アプリケーションを太陽水分解から太陽二酸化炭素固定に拡張し、脆弱な酵素を将来の開発でより堅牢な全光合成セルに置き換えることができます」と彼女は言いました。

「化学的方法を使用した温室効果ガスの二酸化炭素の削減は、水素を生成するための水分解よりもさらに困難です。」