Artificiell fotosyntes: Forskare knäcker naturens kod för ren energi

Artificiell fotosyntes representerar en lovande väg mot ren och hållbar energi genom att efterlikna den naturliga process som växter använder för att omvandla solljus, vatten och koldioxid till energi. Till skillnad från växter som producerar glukos, skapar artificiella system bränslen som vätgas eller kolväten1.

Senaste genombrott

Ett betydande genombrott har nyligen gjorts av forskare från Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg i samarbete med Professor Dongho Kims grupp vid Yonsei University i Sydkorea. Deras forskning, publicerad i Nature Chemistry den 14 mars 2025, introducerar en ny syntetisk färgstapel som efterliknar strukturen hos fotosyntesreaktionscentra i växter4.

Forskarna har utvecklat ett system bestående av fyra perylenbisimid (PBI)-molekyler staplade i en precis anordning. Detta system kan absorbera ljus vid ena änden, separera laddningsbärare och transportera dem stegvis till den andra änden – en process som effektivt flyttar energi på ett sätt som liknar naturlig fotosyntes2 4.

”Vi kan specifikt utlösa laddningstransporten i denna struktur med ljus och har analyserat den i detalj. Den är effektiv och snabb. Detta är ett viktigt steg mot utvecklingen av artificiell fotosyntes,” säger JMU-doktoranden Leander Ernst, som syntetiserade den staplade strukturen2 4.

Hur artificiell fotosyntes fungerar

Teknologin involverar två primära reaktioner:

Vattensplittningsreaktion: Solljus, kombinerat med en katalysator, delar vattenmolekyler (H₂O) till väte (H₂) och syre (O₂). Vätet kan lagras och senare användas som ett rent bränsle.
Koldioxidreduktion: I vissa system kombineras väte med koldioxid (CO₂) för att producera kolväten som metan eller flytande bränslen1.

Avancerade material som halvledare och nanostrukturerade katalysatorer är avgörande för att öka effektiviteten och skalbarheten.

Fördelar med artificiell fotosyntes

Artificiell fotosyntes erbjuder flera fördelar jämfört med traditionell solenergi:

Ren energiproduktion: Producerar bränslen utan direkta kolutsläpp1 5.
Energilagring: Adresserar en av solenergins största utmaningar genom att erbjuda en metod för att lagra energi i form av kemiska bränslen1 5.
Koldioxidupptagning: Kan fånga och omvandla atmosfärisk koldioxid till användbara bränslen eller kemikalier5.
Högre potentiell effektivitet: Medan solpaneler endast kan fånga cirka 20% av solens energi, kan fotosyntes lagra upp till 60% av solens energi som kemisk energi3.

Framtidsutsikter

Forskningsteamet vid JMU planerar att utöka nanosystemet av staplade färgmolekyler från fyra till fler komponenter, med målet att skapa en sorts supramolekylär ledning som absorberar ljusenergi och transporterar den snabbt och effektivt över längre avstånd4.

Artificiell fotosyntes har potential att komplettera solkraft genom att skapa skalbara och pålitliga energilösningar. Genom att omvandla solljus till lagringsbara bränslen kan denna teknik omdefiniera det globala energilandskapet och göra ren energi tillgänglig för alla1.

Med fortsatta investeringar i forskning och utveckling samt samarbete mellan forskare, industri och beslutsfattare kan artificiell fotosyntes bli en nyckelteknologi för att bygga en hållbar framtid med minskade växthusgasutsläpp, säkrad energioberoende och skydd av planeten för kommande generationer1 5.

Citations:

Answer from Perplexity: pplx.ai/share

Related Stories

Innovativ metod för att skapa hydrogeler som kan fungera i extrema temperaturer

Forskare upptäcker att vattenmolekyler vänder sig innan de splittras

Trippelbindning mellan bor och kol skapad för första gången