Od miliardów lat fotosynteza napędza życie na Ziemi. Umożliwia zamianę światła słonecznego w energię potrzebną do produkcji cukrów, co stanowi podstawę łańcucha pokarmowego. Jednak do tej pory odtworzenie tego procesu w warunkach laboratoryjnych było wyzwaniem. Grupa badawcza prof. Joanny Kargul z Uniwersytetu Warszawskiego dokonała przełomu, który przybliża nas do stworzenia nowatorskiego źródła energii elektrycznej, opartego na fotosyntezie.
Kluczem do sukcesu okazał się fotosystem I (PSI), który w przyrodzie odpowiada za wstępną fazę zamiany światła w energię. W naturalnych warunkach pracuje on z niezwykłą wydajnością, bliską stu procent, co czyni go jednym z najefektywniejszych przetworników energii. Problemy pojawiają się, gdy molekuły PSI traciły swoją uporządkowaną formę po osadzeniu na elektrodach, co zamieniało wydajność całego systemu na niską i nieprzewidywalną.
Zespół prof. Kargul zdołał pokonać tę przeszkodę, wprowadzając genetyczne modyfikacje do alg cyanidioschizon merolae, które pozwoliły na wbudowanie maleńkiego białkowego znacznika – His-tag. Dzięki temu naukowcy mogli precyzyjnie przytwierdzić PSI do powierzchni grafenu w odpowiedniej orientacji. To odkrycie zwiększyło trzykrotnie wydajność generowanego prądu w porównaniu z wcześniejszymi metodami.
Grafen, będący materiałem elektrodowym, odegrał kluczową rolę w badaniach. Jest to supercienki materiał węglowy, który przewodzi prąd lepiej niż miedź, jednocześnie pozostając elastycznym i przezroczystym. Dzięki swoim unikalnym właściwościom, grafen nie tylko wspomógł efektywność wytwarzania zielonego prądu, ale ma też potencjał do szerokiego zastosowania w różnych dziedzinach przemysłu, od medycyny po technologie kosmiczne.
Proces, wypracowany przez polskich naukowców, nie tylko poprawia wydajność fotosyntezy sztucznej, lecz także stanowi fundament do tworzenia nowych technologii energetycznych, niezależnych od zagranicznych rynków. Badacze sugerują, że tak rozwinięta technologia mogłaby być wykorzystywana do produkcji energii w trudnodostępnych miejscach czy terenach dotkniętych konfliktami. Choć te rozwiązania na obecną chwilę nie są w stanie zasilać całych miast, mogą oferować energię do ładowania urządzeń przenośnych czy zasilania niewielkich procesorów.
Projekt zespołu prof. Kargul już teraz przyciąga uwagę ze względu na ekologiczne i technologiczne możliwości, jakie otwierają się dla przyszłości odnawialnych źródeł energii.
Dodaj komentarz