Способность растений преобразовывать солнечный свет в энергию в процессе фотосинтеза долгое время вдохновляла учёных на создание его искусственного аналога. Теперь международная команда исследователей сообщает о значительном прогрессе в этой области, открывая путь к производству экологически чистого водорода.
Международное сотрудничество и новая методика
Достижение, подробно описанное профессором Эрвином Рейснером из Кембриджского университета в журнале Nature Energy, стало результатом совместной работы учёных Кембриджа и Рурского университета Бохум (Германия). Они разработали инновационный гибридный метод, который объединяет принципы биологического фотосинтеза с передовыми технологиями. Ключевая задача — эффективное расщепление воды на кислород и водород под действием солнечного света.
Водород как энергия будущего
Успешное развитие искусственного фотосинтеза даёт надежду на то, что водород может стать важнейшим источником возобновляемой энергии. В отличие от сжигания ископаемого топлива, его использование не приводит к выбросам углекислого газа в атмосферу. «Преобразование солнечной энергии для производства возобновляемого топлива и химических веществ — это ключевая стратегия для перехода нашего общества в эпоху, свободную от ископаемых ресурсов», — подчеркивает профессор Рейснер.
Почему природу нужно улучшать?
До сих пор прямое копирование природного фотосинтеза для генерации энергии было неэффективным. Катарина Сокол, автор исследования и аспирант John’s College, объясняет: «Естественный фотосинтез неэффективен, потому что он эволюционировал лишь для выживания растения, преобразуя и запасая лишь 1–2% от потенциально доступной энергии». Новая методика призвана кардинально увеличить эту долю.
Ключевое отличие: фермент вместо токсичных катализаторов
Фундаментальное отличие нового подхода от предыдущих попыток искусственного фотосинтеза — в используемом катализаторе. Ранние методы часто полагались на дорогие или токсичные материалы. В данном случае учёные использовали природный фермент — гидрогеназу, который присутствует в водорослях.
Катарина Сокол поясняет суть открытия: «Гидрогеназа — это фермент, способный восстанавливать протоны до молекулярного водорода. В процессе эволюции этот механизм у водорослей был деактивирован как ненужный для выживания. Нам удалось „воскресить“ и задействовать этот древний природный процесс, чтобы эффективно разделять воду на водород и кислород».
Перспективы и дальнейшие шаги
Профессор Рейснер отмечает, что открытие находится на ранней стадии и ещё не готово для промышленного масштабирования. Однако оно представляет собой важный концептуальный прорыв. Следующая цель исследователей — продемонстрировать практическое применение технологии и работать над повышением её эффективности и стабильности для создания будущих экологически чистых энергетических систем.