數十億年來，生命一直在吸收陽光並將其儲存作為燃料來源。但科學家們剛剛對這個古老的過程進行了新的改造，最終可以為我們提供與化石燃料競爭所需的效率。
英國劍橋大學領導的一項研究發現了一種更好的方法，透過將光合作用途徑與一種稱為氫化酶的酶聯繫起來，將水分解成氫氣和氧氣。
雖然分解水來產生清潔能源並不是什麼新鮮事，但迄今為止大多數方法都依賴昂貴的催化劑，這使得經濟規模成為一個挑戰。
這個新流程可能會改變這一點。
光合作用是將水和二氧化碳重新排列成葡萄糖，鎖定光能供以後使用，同時釋放遊離氧。
它在使植物、藻類和某些細菌存活數十億年方面做得很好，並最終負責製造我們現在燃燒的數噸化石燃料。
但就能量捕獲過程而言，它的效率還不算太高。畢竟，植物只需要每天從天而降的能量的百分之幾。
釋放現在以煤炭形式儲存的能源也帶來了釋放所有二氧化碳的問題，正如我們所知，二氧化碳本身也帶來了問題。
科學家現在發明了一種半人工的光合作用，它改進了自然的公式，重新激活了進化留下的長期廢棄的過程。
它們的關鍵是一種被稱為氫化酶的古老酶。
“氫化酶是藻類中存在的一種酶，能夠將質子還原成氫氣，”化學家兼主要作者 Katarzyna Sokół 說道。
“在進化過程中，這個過程已經被停用，因為它不是生存所必需的，但我們成功地繞過了不活動，實現了我們想要的反應——將水分解成氫氣和氧氣。”
以收集和儲存能量的名義模仿光合作用是科學家多年來一直在嘗試的事情。它不僅僅是一個潛在的電源，它還可以幫助清除二氧化碳以傳統形式。
但索科認為，大多數早期技術根本無法擴大到工業水平，要么因為它們太昂貴、效率低下，要么因為使用的材料本身會產生污染物風險。
她的團隊的方法是創建一種電化學電池——與電池不同——基於一種稱為“光收集”的生物化學過程。光系統II。
這為氫化酶提供了完成其工作所需的必要電壓，減少了水中的氫，使其與氧氣分離並以氣體形式冒出。
原則上聽起來很簡單，但將人工系統與有機過程連接起來絕非易事。
“這項工作克服了與將生物和有機成分整合到無機材料中以組裝半人造設備相關的許多困難挑戰，並為開發未來的太陽能轉換系統開闢了工具箱，”作者兼實驗室負責人 Erwin Reisner 說道。
這個過程不太可能是終點，還有大量的研究要做。找到天然材料和人類幹預之間的適當平衡可能是獲得廉價、真正清潔太陽能的門票。
“這可能是開發太陽能技術的一個很好的平台，”索科烏說。
“該方法可用於將其他反應結合在一起，看看可以做什麼，從這些反應中學習，然後構建合成的、更強大的太陽能技術。”
氫燃料經濟距離未來仍有一段路要走，在儲存和運輸方面還需要克服其他挑戰。儘管研究人員正在製作那裡也有很大的進展。
由於我們對化石燃料的依賴持續引發全球氣候危機，廉價、安全的替代方案不可能很快出現。
這項研究發表於自然能源。
