Vzhledem k tomu, že svět čelí problému změny klimatu ve spojení se stále rostoucí poptávkou po energii, vědci se nyní zaměřují na nové technologie, které by mohly změnit interakci člověka s přírodou. Jedním z takových průlomových objevů je umělá fotosyntéza, která k pohonu využívá přirozeně získanou energii, světlo, vodu a oxid uhličitý.
Nedávno se skupina vědců z Kalifornského technologického institutu přiblížila k vytvoření elektricky vodivého filmu, který by mohl vést ke vzniku strojů, jež by dokázaly přeměnit sluneční světlo na elektrickou energii pro čisté zdroje energie. Díky této technologii by bylo možné dosáhnout umělé fotosyntézy a mohli bychom se zbavit tradiční solární energie.
Umělá fotosyntéza napodobuje procesy v rostlinách
Tato technologie se snaží napodobit přirozené procesy rostlin při výrobě paliva. V zásadě to vyžaduje rozdělení vody na vodík a kyslík pomocí slunečního světla a vodíku jako čistého zdroje energie. Tuto přeměnu umožňuje nová vrstva oxidu nikelnatého vyvinutá na Caltechu a aplikovaná na polovodiče, jako je křemík.
Artificial Photosynthesis Breakthrough Transforms Trash Into Fuel and Pharmaceuticals | https://t.co/4RTAt35iOL
— SciTechDaily (@SciTechDaily1) February 27, 2025Související článek
Tato ochranná vrstva umožňuje plynulé a stabilní reakce a omezuje hromadění rzi, která obvykle narušuje výkon. Tento vývoj zlepšuje stabilitu elektrod a umožňuje efektivní a bezpečnou výrobu vodíkového paliva.
Vzhledem k tomu, že fotoanoda produkuje kyslík a fotokatoda vodík, je možné mít účinný systém bez nebezpečných kombinací. Membrána zajišťuje, že všechny vznikající plyny jsou umístěny v jiném prostoru, aby se zabránilo možnému výbuchu.
Vzhledem k tomu, že systém byl testován v laboratoři s rekordní účinností a stabilitou, je tento pokrok významným krokem k reálné technologii umělé fotosyntézy.
Nová éra čisté energie
Potenciál využití této technologie je nekonečný a revoluční. V případě úspěchu by umělá fotosyntéza mohla způsobit revoluci ve výrobě energie tím, že by umožnila výrobu paliva bez emisí z fosilních zdrojů energie.
Mohla by otevřít dveře k energetické soběstačnosti, kdy by komunity mohly využívat slunce k výrobě svých čistých spalitelných paliv a snížit poptávku po dovážené energii a zároveň snížit emise.
Současný objev je navíc vzhledem k současnému celosvětovému volání po zmírnění klimatických změn velmi aktuální. S rostoucím důrazem na obnovitelné zdroje energie lze umělou fotosyntézu považovat za schůdnou cestu k bezuhlíkové ekonomice.
Tato technologie může pomoci průmyslovým odvětvím, která jsou závislá na fosilních palivech, přejít k podnikatelským modelům šetrnějším k životnímu prostředí a zároveň uspokojit světové energetické potřeby. Při hledání nových řešení je potenciál pro sociální a ekonomické změny obrovský.
Co stojí v cestě komercializaci technologií umělé fotosyntézy?
Umělá fotosyntéza má však před sebou ještě dlouhou cestu, než se stane prodejným produktem. Navzdory úspěchu, kterého dosáhla vrstva oxidu nikelnatého, je třeba vyladit další části systému, jako je fotokatoda, aby byl celý proces účinný. Výzkumníci z Caltechu připouštějí, že i když ušli dlouhou cestu, zbývá ještě dlouhá cesta, než bude vyvinut použitelný produkt.
Široké nasazení této technologie s sebou navíc přináší další problémy související s rozsahem. Ponoření umělé fotosyntézy do stávajících energetických struktur bude vyžadovat spolupráci s dalšími sektory společnosti, jako jsou vědci, inženýři a politici, aby byla technologie cenově dostupná.
Vyřešení těchto otázek se stane klíčovým pro další rozvoj umělé fotosyntézy ze stavu vědeckého experimentu do reálné aplikace a pro změnu současného přístupu k výrobě a využití energie.
Závěrem lze říci, že umělá fotosyntéza představuje inovaci v oblasti energetiky a lze ji považovat za transformační úspěch pro lidstvo. Zatímco další vědci pracují na zdokonalení této nové energetické technologie, stojíme na prahu nové energetické revoluce, která má potenciál nově definovat vztah člověka k přírodě.
Využití umělé fotosyntézy by také mělo člověku umožnit posunout se o kus dál od slunce a – možná – fosilních paliv směrem ke snu o čistém, zeleném světě pro příští generace. Zmíněný potenciál výroby energie se stále zkoumá a rozvíjí a sen o výrobě energie stejně přirozeně, jako to dělá slunce, se může stát skutečností.