Energie budoucnosti
Vědci uskutečnili v laboratoři první krok umělé fotosyntézy

Současný lidský průmysl nejčastěji mění sluneční energii na elektrickou. Rostliny a bakterie ji používají k syntéze energeticky bohatých látek. Nebylo by lepší od nich opisovat?

Většina živého světa funguje na sluneční pohon. Buňky vynášejí s využitím energie záření elektrony z nižších hladin v oxidu uhličitém a vodě na vyšší v organických látkách. Tohoto pocesu, označovaného jako fotosyntéza, se účastní velké množství složitých molekulárních strojů. Napodobit ho do detailu je se současnou technologií nemožné. Vědci se proto pokoušejí rozběhnout v laboratoři jednodušší verzi komplikované biochemické reakce. Minulý týden se tomuto cíli přiblížila Skupina chemiků z Chalmersvy univerzity v Göteborgu vedená Jakobem Wollerem.

V časopise Journal of the American Chemical Society popisují stroj schopný zachycovat částice světla. Jeho velikost se pohybuje v miliardtinách metru. Plní zhruba funkci fotosystému dva - komplikované proteinové struktury, která váže energii záření. Jako základní stavební kámen použili badatelé místo bílkovin jako v opravdových živých systémech DNA.

DNA lešení

Má to dva hlavní důvody. Předně DNA reaguje se světlem. Dokáže například měnit krátkovlnné ultrafialové záření na dlouhovlnné viditelné. Druhý důvod byl ryze praktický. Molekuly deoxyribonukleové kyseliny se chovají předvídatelně a dají se montovat třeba jako stavebnice Merkur. Systém skládá z DNA lešení, v němž jsou uzavřeny dvě molekuly barviva. Celé je to ukotvené ve dvojité vrstvě biologické membrány, stejně jako ve skutečné buňce.

Když do systému narazí částice světla, foton, uvolní se z molekuly prvního barviva elektron a přejde na druhou. To je zatím všechno. Zbývá ještě dodělat navazující výrobní linku, která by získanou energii využívala k syntéze energeticky bohatých molekul, jako jsou třeba cukry. Výzkum umělé fotosyntézy je v současnosti základní. Nemá technicky použitelné, natož pak rentabilní, aplikace.

Solární palivo

V budoucnu by se to ale mohlo změnit. Pokud lidstvo dřív nevyhyne, přijde doba, kdy se budeme muset poohlédnout po jiných zdrojích energie, než jsou v současnosti nejrozšířenější fosilní paliva. Sluneční energie je jedna z možností. Současné sluneční články jsou neefektivní. I kdyby ale byly účinnější, což asi časem budou, pořád bude třeba se vyrovnat s problémem proměnlivosti slunečního záření během dne i roku. Asi nejpoužívanější současný způsob je převod elektrické energie z fotočlánků na chemickou v bateriích.

Ten je ale neúčinný. Vezmeme-li v úvahu i nízkou efektivitu samotných fotočlánků, je jasné, že ze sluneční energie toho moc nezbyde. Umělá fotosyntéza by mohla mezikrok překlenout a převádět sluneční svit rovnou na chemickou energii, stejně jako to dělají bakterie a rostliny.

Vzniklo by solární palivo. Zatím je ale jen velmi nepravděpodobné, že by mohlo konkurovat palivům fosilním. To ale nebude trvat věčně. Jendou by se to ale mohlo změnit. V tom případě by se umělá fotosyntéza mohla hodit.