© Mopic
- Prognozy przeprowadzone przez niezależne agencje energetyczne mówią, że pod koniec XXI wieku drastycznie spadnie nam na Ziemi dostępność paliw kopalnych - informuje w rozmowie z PAP dr hab. Joanna Kargul, prof. ucz., kierownik Laboratorium Fotosyntezy i Paliw Słonecznych UW. A kiedy skończą się paliwa kopalne, nie tylko nie będziemy mogli tak jak dotąd napędzać samochodów czy ogrzewać mieszkań, ale i produkować różnych niezbędnych związków chemicznych. Bez ropy naftowej będzie np. problem, aby wytwarzać nawozy sztuczne, kosmetyki czy opakowania.
Co to jest sztuczna fotosynteza?
Nadzieją na rozwiązanie tego problemu jest sztuczna fotosynteza. Przeprowadzające je urządzenia (nazywane czasem sztucznymi liśćmi) będą w stanie dzięki energii Słońca przetwarzać łatwo dostępne związki - dwutlenek węgla, wodę, azot czy tlen - w paliwa czy potrzebne w danym momencie związki chemiczne. Dzięki temu paliwa kopalne będzie można zastąpić paliwami słonecznymi. A do produkcji związków chemicznych będzie się używać energii odnawialnej.
Jest plan. Nikt nie wykona go sam
- Dotąd działanie związane z pracami nad sztuczną fotosyntezą były zdecentralizowane. Zainteresowani tą tematyką byli fizycy, chemicy czy biolodzy, którzy badali, jak wytworzyć materiały, takie jak półprzewodniki czy katalizatory, potrzebne do sztucznej fotosyntezy. Takich badań wykonano już bardzo dużo. Teraz nadszedł czas, żeby wszystkie te odkrycia połączyć w urządzenia, które działają z najlepszą wydajnością i przez dłuższy czas bez znaczącej utraty wydajności. Chcemy wyjść z laboratoriów do zastosowań na większą skalę - mówi biochemik.
Europejskie konsorcjum SUNRISE (ostatnio się znacząco powiększyło i zmieniło nazwę na SUNERGY) skupiające najlepszych naukowców i inżynierów z wielu państw europejskich oraz firmy, opracowało mapę drogową, która wskazuje, jak do 2025 r. na dużą skalę produkować i wdrożyć sztuczne liście, a wtedy do 2030 roku doprowadzić do tego, że będziemy pochłaniać więcej dwutlenku węgla niż go emitować. Ich zdaniem jest to plan możliwy do wykonania przy połączeniu sił najlepszej myśli technologicznej oraz odpowiedniego długoterminowego finansowania w ramach np. programu Green Deal z UE.
W czym sztuczny liść ma być lepszy od prawdziwego?
Zwykły liść wyprodukuje w fotosyntezie cukier i inne molekuły potrzebne do życia. Tylko niewielką część powstałych tam związków można potem przerobić na paliwo. - A sztuczny liść upraszcza obieg elektronów tak, żeby szybko wytworzyć związek chemiczny, który nas interesuje, używając prostych substratów jak woda, dwutlenek węgla, czy azot w procesach napędzanych energią słoneczną - tłumaczy badaczka.
Sztuczny liść ma więc być lepszy od prawdziwego przede wszystkim w wydajności i w dostosowaniu produkowanych w nim związków do aktualnych potrzeb danej społeczności w danym czasie.
Ile powierzchni?
- Żeby dzięki biopaliwom zaspokoić potrzeby energetyczne Europy, musielibyśmy pokryć uprawami energetycznych roślin 30 proc. naszego kontynentu - mówi Joanna Kargul i wymienia, że wydajność konwersji energii słonecznej w biomasę to zaledwie 1 proc. - Tymczasem urządzenie sztucznego liścia, które bylibyśmy już w stanie teraz wyprodukować do produkcji wodoru z wody przy użyciu energii Słońca, ma wydajność 19 proc. Żeby dzięki niemu zaspokoić potrzeby energetyczne wszystkich mieszkańców Europy, potrzebujemy już tylko poniżej 3 proc. powierzchni. Naszą ambicją jest jednak to, by osiągnąć konwersję energii słonecznej o wydajności 30 proc. Wtedy na głowę mieszkańca potrzeba tylko 66 m kwadratowych (1 proc. powierzchni Europy) - mówi.
Dodaje, że w zamierzeniu instalacje do sztucznej fotosyntezy mają być instalowane na dachach czy obrzeżach miast. I na bieżąco zaspokajać będą potrzeby mieszkańców.
Źródło: PAP – Nauka w Polsce
