將太陽光直接轉化成可用能量的過程,稱為光合作用——人類能夠模仿可能很快就成為一項壯舉為清潔利用太陽的能量,存儲、高效的燃料。 如果是這樣的話,它可以打開一個全新的前沿的清潔能源。 足夠的能量到達地球的陽光在一小時內滿足所有人類文明一整年的能源需求。

尤利婭?Puskhar生物物理學家和普渡大學的物理學教授科學,可能有一種方法來利用這些能量通過模仿植物。風力發電和太陽能發電,利用光伏電池,可用清潔能源的兩種主要形式。 添加第三個——人造光合作用將顯著改變可再生能源景觀。 儲存能量的能力,無需笨重的電池,將極大地改善人類的權力社會清潔和高效的能力。

風力渦輪機和太陽能都有不利的環境影響和復雜的因素。 普什卡希望人工光合作用可以避開這些陷阱。“我們和世界各地的其他研究人員是令人難以置信的努力,試圖想出訪問能源,”布什格爾說。 “能源是清潔和可持續的,我們可以創建無毒,容易獲得元素。 我們的人工光合作用是前進的方向。”

過程,植物的光合作用是一個復雜的舞蹈將太陽的光輝和水分子轉化為可用能源以葡萄糖的形式。 要做到這一點,他們通常使用色素,著名的葉綠素,以及蛋白質、酶和金屬。最接近人工光合作用過程人類今天是光伏技術,在太陽能電池將太陽的能量轉化為電能。 這一過程是著名的效率低下,只能捕捉太陽的能量的20%。 光合作用,另一方面,從根本上更有效; 能夠存儲60%的太陽的能量相關的生物分子的化學能量。

簡單的光伏電池,太陽能電池板的效率受到半導體吸收光能的能力和細胞產生電能的能力。 限制是科學家可能會超過合成光合作用。人工光合作用,沒有基本的物理限制,”布什格爾說。 “你可以很容易地想象一個系統60%的效率,因為我們已經有先例在自然光合作用。 如果我們變得非常雄心勃勃的,我們甚至可以想象一個系統高達80%的效率。“光合作用高效分解水時,第一步的人工光合作用。 光系統II蛋白質在植物一千次。 眨眼,它完成。”

普什卡的集團是模仿的過程構建自己的人工樹葉模擬收集光和水分子分裂生成氫氣。 可以使用氫作為燃料本身通過燃料電池或被添加到其他燃料如天然氣,或建在燃料電池功率從汽車到房屋小型電子設備,實驗室和醫院。 她最近的發現、了解水分子分裂的方式在光合作用過程中,最近發表在《華爾街日報》化學催化:細胞出版社。普什卡的科學家的實驗室實驗和天然光系統II蛋白質合成催化劑組合在試圖理解效果最好,為什么。 她還很重視利用化合物和化學物質很容易豐富的地球上,方便,無毒。

進步在人工光合作用很復雜,不過,由于光合作用是多方面的,一個事實哀嘆由生物化學的學生隨處可見。“反應非常復雜,”布什格爾說。 “分裂的化學水分子是非常復雜和困難的。”

科學家一直在研究自1970年代人工光合作用。 這是很長一段時間,但當你記住,光合作用了數百萬年的進化。 不僅如此,科學家們認為,與飛行,溝通或情報,光合作用已經進化一次,大約30億年前,地球只有15億年的存在。布什格爾指出,在10到15年內,將會取得足夠的進展,商業人造光合作用系統可能開始上線。 她的研究是由美國國家科學基金會資助。