In de zoektocht om waterstof te maken als een schone alternatieve brandstofbron, onderzoekers zijn gedwarsboomd over hoe bruikbare waterstof te maken die schoon en duurzaam is zonder afhankelijk te zijn van een intensieve, hoogenergetisch proces dat opweegt tegen de voordelen van het niet gebruiken van aardolie om voertuigen aan te drijven.

Nieuwe bevindingen van een team van onderzoekers van de Universiteit van Tennessee, Knoxville, en Oak Ridge National Laboratory, echter, laten zien dat fotosynthese - het proces waarbij planten regenereren met behulp van energie van de zon - kan functioneren als die schone, duurzame bron van waterstof.

Het team, onder leiding van Barry Bruce, een professor in de biochemie en cellulaire en moleculaire biologie aan de UT Knoxville, ontdekte dat de innerlijke machinerie van fotosynthese kan worden geïsoleerd uit bepaalde algen en, in combinatie met een platinakatalysator, is in staat om bij blootstelling aan licht een constante toevoer van waterstof te produceren.

De bevindingen worden uiteengezet in de uitgave van het tijdschrift van deze week Natuur Nanotechnologie .

Bruce, die fungeert als associate director van het onderzoekscentrum voor duurzame energie en onderwijs van UT Knoxville, merkt op dat we al het grootste deel van onze energie halen uit fotosynthese, zij het indirect.

De fossiele brandstoffen van vandaag waren ooit miljoenen jaren geleden, energierijk plantaardig materiaal waarvan de groei ook werd ondersteund door de zon via het proces van fotosynthese. Er zijn pogingen gedaan om dit proces te verkorten, namelijk door de creatie van biomassabrandstoffen die planten oogsten en hun koolwaterstoffen omzetten in ethanol of biodiesel.

"Biobrandstof, zoals veel mensen er nu over denken - het oogsten van planten en het omzetten van hun houtachtige materiaal in suikers die worden gedestilleerd in brandbare vloeistoffen - kan benzine waarschijnlijk niet vervangen als een belangrijke brandstofbron, " zei Bruce. "We ontdekten dat ons proces directer is en het potentieel heeft om een ​​veel grotere hoeveelheid brandstof te creëren met veel minder energie, die een breed scala aan voordelen heeft."

Een groot voordeel van Bruce's methode is dat het twee belangrijke tussenpersonen uitschakelt bij het gebruik van de zonneconversiemogelijkheden van planten. De eerste tussenpersoon is de tijd die een plant nodig heeft om zonne-energie op te vangen, groeien en zich voortplanten, dan sterven en uiteindelijk fossiele brandstof worden. De tweede middelste man is energie, in dit geval de aanzienlijke hoeveelheid energie die nodig is om te cultiveren, oogsten en verwerken van plantaardig materiaal tot biobrandstof. Het omzeilen van deze twee opties en het direct gebruiken van het ingebouwde zonnestelsel van de plant of algen om schone brandstof te creëren, kan een grote stap voorwaarts zijn.

Andere wetenschappers hebben de mogelijkheid bestudeerd om fotosynthese als waterstofbron te gebruiken, maar hebben nog geen manier gevonden om de reactie efficiënt te laten plaatsvinden bij de hoge temperaturen die zouden bestaan ​​in een groot systeem dat is ontworpen om zonlicht te benutten.

Bruce en zijn collega's ontdekten dat door te beginnen met een thermofiele blauwgroene alg, die de voorkeur geeft aan warmere temperaturen, ze konden de reactie ondersteunen bij temperaturen tot 55 ° C, of 131 graden F. Dat is ongeveer de temperatuur in droge woestijnen met veel zonnestraling, waar het proces het meest productief zou zijn. Ze ontdekten ook dat het proces meer dan 10 keer efficiënter was naarmate de temperatuur toenam.

"Als zowel een decaan als een chemicus, Ik ben erg onder de indruk van dit recente werk van professor Bruce en zijn collega's, " zei Bruce Bursten, decaan van UT Knoxville's College of Arts and Sciences. "Waterstof heeft het potentieel om het schoonste brandstofalternatief voor aardolie te zijn, zonder de productie van broeikasgassen, en we hebben nieuwe innovaties nodig waarmee waterstof gemakkelijk kan worden geproduceerd uit niet-koolwaterstofbronnen. Professor Bruce en zijn team hebben een uitstekend voorbeeld gegeven van hoe excellentie in fundamenteel onderzoek een belangrijke bijdrage kan leveren aan technologische en maatschappelijke vooruitgang."

Bron:Universiteit van Tennessee in Knoxville