Pretvaranje solarne energije umjetnom fotosintezom u čista goriva vodik i metanol s jedne strane te kisik važan za sagorijevanje i disanje s druge, postalo je stoga jednim od najvećih znanstveno-tehnoloških izazova 21. stoljeća.

Ovom procesu, u kojem se čista energija stvara iz vode uz pomoć Sunca i katalizatora, posvećen je 2. Međunarodni simpozij: Prirodna i umjetna fotosinteza, bioenergetika i održivost koji se od 11. do 14. lipnja održavao na Tehnološkom sveučilištu Nanyang u Singapuru, a u njemu je svojim istraživanjima sudjelovao i tim hrvatskih stručnjaka s Ruđera.

Iscrpljivanje fosilnih goriva, eksponencijalni rast globalnog stanovništva i globalne klimatske promjene potaknule su posljednjih godina intenzivna istraživanja procesa fotosinteze. Naš život na Zemlji u potpunosti ovisi o ugljikohidratima stvorenim vezanjem ugljičnog dioksida iz atmosfere fotosintezom. Istovremeno kisik koji pri tome nastaje cijepanjem molekula vode neophodan nam je za disanje. Mogućnost stvaranja umjetne fotosinteze koja bi umjesto ugljikohidrata stvarala električnu energiju, plin vodik ili čak ugljikovodike iz ugljičnog dioksida iz atmosfere veliki je izazov za neke od najboljih svjetskih znanstvenih grupa koje se bave prirodnom i umjetnom fotosintezom. Procesom umjetne fotosinteze u skoroj bi se budućnosti također mogle reducirati razine CO2 u atmosferi što bi dodatno pridonijelo zaustavljanju globalnog zagrijavanja.

Tim s Ruđera zainteresirao sudionike

Na simpoziju su sudjelovali znanstvenici iz 18 zemalja svijeta, a među njima i naša grupa sa Zavoda za molekularnu biologiju, Instituta Ruđer Bošković koja je predstavila rezultate koji ukazuju na alternativne putove prijenosa energije u fotosintezi viših biljaka. Ovi mehanizmi omogućuju prilagodbe fotosustava na promjenjive uvjete osvjetljenja u prirodi.

'Razumijevanje kako biljke reguliraju proizvodnju energije fotosintezom u konstantno promjenjivim uvjetima jako je važno za razvoj novih tehnologija', rekao je viši znanstveni suradnik na IRB-u dr. sc. Hrvoje Fulgosi koji je sudjelovao u konferenciji. 'Biljke znaju kako kontrolirati višak energije kada je dan jako sunčan ili manjak kada je oblačno ili kada se nalaze u sjeni. Mi to možemo naučiti od njih', objasnio je naš molekularni biolog.

Rad hrvatskog tima jako je zainteresirao ljude koji se bave završnim prijelazima energije u fotosintezi, a Fulgosi je dobio ponudu da postane gostujući profesor na Sveučilištu Nanyang. Naš znanstvenik kazao je da će je najvjerojatnije prihvatiti mada će, priznao je, o svemu još morati popričati sa suprugom i djecom, jer Singapur baš nije tako blizu.

Tehnologija se ubrzano razvija

Konferencija je okupila brojne nobelovce i ugledna znanstvena imena iz svijeta.

Michael Graetzel s Polytechnique Federale de Lusanne u Švicarskoj, izumitelj fleksibilnih i prozirnih solarnih ćelija, na konferenciji je predstavio novi razvoj ovih tehnologija i povećanje njihove efikasnosti. Također je opisao jeftine fotoelektrode temeljene na željeznom i bakrenom oksidu, te modificiranom hematitu.

Nobelovac Rudolph Marcus predstavio je napredak u razumijevanju prijenosa elektrona u pretvorbi energije fotona u tok elektrona kod solarnih ćelija.

Daniel Nocera s MIT-ja u SAD-u razvio je revolucionarni jeftin sustav za cijepanje molekula vode na elektrone, kisik i protone, i to samo uz pomoć kobaltnog katalizatora i sunčeve svjetlosti. Ovaj sustav nazvao je 'Umjetni list', jer pločica prekrivena katalitičkim slojem uronjena u običnu vodu na svjetlu stvara mjehuriće čistog kisika.

Philipp Kurz sa sveučilišta u Kielu u Njemačkoj, razvio je pak spojeve magnezija koji služe kao katalizatori za cijepanje vode uz pomoć sunčeva svjetla.

Leslie Dutton i Chris Moser iz SAD-a prikazali su izgradnju sintetskih proteina, tzv. 'maketa', koji vežu fotosintetske pigmente, hvataju fotone i prevode ih u tok elektrona.

Nobelovac sir John Walker s Cambridgea u Velikoj Britaniji i Wolfgang Junge iz Njemačke detaljno su opisali princip biološkog motora enzima ATP sintetaze koji se pokreće protokom protona, a može se povezati s procesima fotosinteze.

Na konferenciji je sudjelovao i nobelovac Alan Heeger sa Sveučilišta u Kaliforniji u Santa Barbari, poznat po radu na razvoju jeftinih plastičnih solarnih panela.

Nobelovac sir Harry Kroto održao je predavanja o važnosti održivog razvoja i upozorio na opasnosti iscrpljivanja energetskih resursa Zemlje, kao i na problem eksponencijalnog rasta broja stanovnika na Zemlji, koja je malo zrnce života u prostranstvima Svemira.

Fulgosi kaže da će tehnologija umjetne fotosinteze kroz 15-ak godina biti jako važna. 'Ako se postigne povezivanje hvatanja sunčeve energije s proizvodnjom tekućih goriva, bit će to prava revolucija', istaknuo je naš sugovornik.