В этом направлении в России активно ведут исследования.
Ученые стали близки к тому, чтобы воспроизвести фотосинтез - изобретенный природой механизм получения энергии, важнейший химический процесс для жизни на Земле, пишет РИА Новости.
Энергию Солнца используют растения, цианобактерии и археи - чтобы из воздуха поглощать углекислый газ. Потом из СО2 и воды они синтезируют органические вещества. Получается в результате кислород - весь О2 в земной атмосфере создан именно таким образом.
Этот процесс специалисты пристально изучают. Одна из задач - построить искусственные энергетические установки, которые будут имитировать работу природной системы. Но фотосинтез воспроизвести довольно сложно, и пока наука не умеет настолько эффективно осваивать солнечную энергию.
Квант света у высших растений и цианобактерий поглощается пигментом хлорофиллом, от чьей молекулы отрывается электрон и движется по электрон-транспортной цепи - запускается сложная схема, которая создает энергию для фиксации СО2.
Для создания эффективных энергетических устройств необходимо, чтобы электрон, "оторванный" в результате взаимодействия фотона и хлорофилла, не терялся в недрах "транспортной системы", а попадал сразу на акцептор энергетического устройства. Международная группа ученых недавно заявила, что приблизилась к этой цели.
Сделали открытие случайно. Ученые хотели выяснить, каким образом молекулы "крадут" электроны. Неожиданно оказалось, что у белкового каркаса, где происходят начальные химические реакции фотосинтеза, есть "пробоины". Электроны через них уходят, а хиноны их забирают. Такая негерметичность, по мнению ученых, помогает растениям защитить себя от повреждений при очень интенсивном облучении, которое не может "переварить" система.
Тот факт, что электроны удалось "украсть" на раннем этапе, поражает воображение, отмечают ученые. Они надеются, что с помощью такого "взлома" фотосинтеза в будущем можно ускорить создание возобновляемых источников энергии.
Завлабораторией управляемого фотобиосинтеза Института физиологии растений имени Тимирязева РАН, член-корреспондент РАН Сулейман Аллахвердиев отмечает работу значимым достижением. По его словам, важно повторить результаты. Нужно оценить квантовый выход этой самой простейшей модели, которая имитирует начальную стадию переноса электрона, и ее устойчивость при изменении внешних условий.
Лаборатория российского ученого активно изучает возможность применения в энергетике систем на основе фотосинтеза. Подготовка научной базы для создания устройств по производству водорода - одно из направлений работы.
Для этого процесса энергия будет поставляться солнцем, а электроны и протоны - фотосинтетическим расщеплением воды в оксигенном фотосинтезе. Оба процесса бесплатны, причем второй уже в течение миллионов лет оптимизировала природа.
Российские ученые ищут новые методы применения солнечной энергии, позволяющие минимизировать использование редких и тяжелых металлов в различных процессах фотокатализа. Это, кроме прочего, поможет решить проблему перенасыщения атмосферы парниковым газом.
Время появления энергетических установок на основе фотосинтеза, по словам ученого, трудно прогнозировать, но уже создаются предпосылки для решения вопроса.
Направления исследований, от успеха которых зависит будущее человечества, - это эффективное использование солнечной энергии и воды, создание перспективных систем искусственного фотосинтеза и разработка продуктивного катализатора для получения экологически чистого молекулярного водорода.
Фото ТЕЛЕПОРТ.РФ
При использовании материалов активная индексируемая гиперссылка на сайт ТЕЛЕПОРТ.РФ обязательна.
