Các nhà khoa học Anh đã phát minh ra hệ thống quang hợp nhân tạo, giúp tách thành công nước thành hydro và oxy, chỉ bằng năng lượng mặt trời.

Trong tự nhiên, cây chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng thông qua quá trình quang hợp, giải phóng khí oxy vào môi trường bằng cách tách các phân tử nước để thu năng lượng.

Oxy mà tất cả động vật cần để thở trên Trái đất được tạo thông qua quá trình quang hợp và hydro là nguồn năng lượng tái tạo không giới hạn tiềm ẩn.

Trong một nghiên cứu mới đây của Trường cao đẳng St John's (Đại học Cambridge, Anh), các nhà khoa học đã sử dụng hệ thống quang hợp bán nhân tạo như một cách thức mới để thu năng lượng mặt trời. Nghiên cứu này có thể là một cuộc cách mạng hóa trong sản xuất năng lượng tái tạo, theo bài báo được đăng trên tờ tạp chí khoa học Nature Energy.

Nhóm nhà khoa học dùng các thành phần sinh học và công nghệ của con người để tạo ra một hệ thống có thể dùng ánh sáng tự nhiên để tách nước thành hydro và oxy.

"Quá trình quang hợp tự nhiên không hiệu quả, vì nó là kết quả tiến hóa tự nhiên đơn thuần để tồn tại, dẫn đến nó chỉ tạo ra lượng năng lượng tối thiểu cần thiết - khoảng 1 - 2% năng lượng có khả năng chuyển đổi và lưu trữ", Katarzyna Soko, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Dù quang hợp nhân tạo đã được thực hiện từ vài chục năm trước nhưng nó không thể sử dụng ở quy mô công nghiệp vì quá đắt tiền do phụ thuộc vào các chất xúc tác đắt tiền và độc hại. Trong nghiên cứu mới của các nhà khoa học Anh, chất xúc tác để tạo quá trình quang hợp là enzym, thay vì các chất độc hại và đắt tiền trước kia.

Bà Soko và các đồng nghiệp đã cải thiện số lượng năng lượng sản xuất và lưu trữ, cũng như quản lý để kích hoạt lại một quá trình quang hợp ở tảo đã không dùng đến hàng ngàn năm.

" Hydrogenase là một loại enzyme có trong tảo có khả năng làm biến đổi proton thành hydro. Trong quá trình tiến hóa, quá trình này đã bị ngừng hoạt động vì nó không cần thiết cho sự sống còn (của tảo) nhưng chúng tôi đã thành công trong việc kích thích quá trình này nhằm được phản ứng mà chúng tôi muốn - tách nước thành hydro và oxy", bà Soko giải thích.

"Công việc này đã vượt qua nhiều thách thức khó khăn trong việc tích hợp các thành phần sinh học và hữu cơ vào vật liệu vô cơ để lắp ráp các thiết bị bán nhân tạo", tiến sĩ Erwin Reisner, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Reisner, một đồng tác giả của nghiên cứu, cho hay.

Bà Soko hy vọng rằng những phát hiện của mình sẽ giúp nhân loại hướng tới xây dựng những phát minh mới, có thể tạo ra năng lượng tái tạo sạch hơn, rẻ hơn và thân thiện với môi trường.
Nguồn: Một thế giới