Η ηλιακή ενέργεια γίνεται καύσιμο με τη βοήθεια βακτηρίων

Ενα βιονικό φύλλο που με τη βοήθεια βακτηρίων μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε υγρά καύσιμα κατάφεραν να δημιουργήσουν ερευνητές των ΗΠΑ, αποτελώντας το πρώτο τεχνητό σύστημα που μιμείται τη φωτοσύνθεση.

Η τεχνική που τα φυτά έχουν τελειοποιήσει εδώ και εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια βρέθηκε στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος των ερευνητών του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ, με επικεφαλής τους Τζόζεφ Τορέλα και Κρίστοφερ Γκαλιάρντι, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στα «Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών» (PNAS) των ΗΠΑ.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα τεχνητό φύλλο που χρησιμοποιεί έναν καταλύτη για να διασπάσει, με τη βοήθεια του ηλιακού φωτός, το νερό σε υδρογόνο και σε οξυγόνο. Στη συνέχεια, με τη βοήθεια ενός γενετικά τροποποιημένου βακτηρίου (Ralstonia eutropha) και ενός ενζύμου, το παραγόμενο υδρογόνο, μαζί με διοξείδιο του άνθρακα, μετατρέπονται σε ισοπροπανόλη, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υγρό καύσιμο όπως η αιθανόλη ή η βενζίνη.

Οι δημιουργοί του νέου συστήματος ήδη προσπαθούν να βελτιώσουν την ενεργειακή αποδοτικότητά του, ώστε η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε καύσιμα να φθάσει το 5% από σχεδόν 1% σήμερα (περίπου όσο πετυχαίνει και η φωτοσύνθεση). Στόχος των επιστημόνων, όπως είπαν, είναι τελικά να τα καταφέρουν πολύ καλύτερα από τη φύση. Προς το παρόν, το βιονικό φύλλο παράγει 216 μιλγκράμ ισοπροπανόλης ανά λίτρο νερού.

Ονειρο των επιστημόνων αποτελεί να αξιοποιήσουν το επιβλαβές για την κλιματική αλλαγή υποπροϊόν της καύσης των ορυκτών καυσίμων, το διοξείδιο του άνθρακα, ώστε να παράγουν καύσιμα, όπως κάνουν και τα φυτά αξιοποιώντας το διοξείδιο. Ένα εξελιγμένο βιονικό φύλλο θα μπορούσε να αξιοποιεί το ηλιακό φως και το διοξείδιο στην ατμόσφαιρα για να παράγει καύσιμα, αλλά και άλλα χρήσιμα μόρια, όπως φαρμακευτικές ουσίες.

Οι ερευνητές του Χάρβαρντ δήλωσαν ότι είναι πιθανώς εφικτό στο μέλλον να δημιουργηθούν από το βιονικό φύλλο και άλλα είδη υγρών καυσίμων, πέρα από την ισοπροπανόλη, ίσως ακόμη και υδρογονάνθρακες, όπως το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο -αν και κάτι τέτοιο είναι μακρινή προοπτική.

Η τεχνολογία
Τα πρώτα βήματα της διαδικασίας έγιναν πριν από περίπου έξι χρόνια, το 2009, με τους καταλύτες διάσπασης του νερού που είχε αναπτύξει ο χημικός του Χάρβαρντ Ντάνιελ Νοσέρα προκειμένου να χρησιμοποιήσει την ηλεκτρική ενέργεια για να παράξει υδρογόνο από νερό. Ωστόσο, το υδρογόνο δεν διαδόθηκε ιδιαίτερα ως καύσιμο. Έτσι, ο Νοσέρα συνεργάστηκε με την βιοχημικό της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ Πάμελα Σίλβερ και τον τότε μεταπτυχιακό φοιτητή της Τζόζεφ Τορέλα για να αναπτύξουν μια τεχνολογία που θα μπορούσε να παράξει ένα πιο χρήσιμο καύσιμο. Συνδυάζοντας τη μηχανή και τα μικρόβια, αυτό το νέο βιονικό φύλλο εκμεταλλεύεται τα πλεονεκτήματα και των δύο. Τα φωτοβολταϊκά μετατρέπουν την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρικό ρεύμα πολύ αποδοτικότερα από τη φωτοσύνθεση φυτών και βακτηρίων και οι νέοι καταλύτες διασπούν όχι μόνο το κανονικό νερό, αλλά και τα λύματα.

Από την άλλη πλευρά, τα μικρόβια, φωτοσυνθετικά ή άλλα, έχουν την ικανότητα να μετατρέπουν την ενέργεια σε χρήσιμα μόρια είτε πρόκειται για τροφή είτε για καύσιμο είτε για φαρμακευτικές ουσίες. Για αυτό τον λόγο, ο Τορέλα και η ομάδα του συνδύασαν τη φωτοβολταϊκή γκοφρέτα διάσπασης του νερού με το Ralstonia eutropha, ένα βακτήριο του εδάφους που μπορεί να χρησιμοποιήσει το υδρογόνο για να τροφοδοτήσει την κατασκευή μορίων από άνθρακα στο εργαστήριο.

(Ημερησία)