Studiuesit kanë bërë një hap të jashtëzakonshëm drejt zgjidhjeve të qëndrueshme të energjisë pasi zhvilluan një gjethe artificiale të aftë për të shndërruar dioksidin e karbonit në lëndë djegëse të lëngshme dhe kimikate të tjera të vlefshme duke përdorur vetëm rrezet e diellit. Ekipi i ekspertëve nga Laboratori Kombëtar Lawrence Berkeley i Departamentit të Energjisë dhe bashkëpunëtorët e tyre ndërkombëtarë e sollën shkencën një hap më pranë përsëritjes së produktivitetit të jashtëzakonshëm të fotosintezës natyrore.
Duke shfrytëzuar fuqinë katalitike të bakrit së bashku me perovskitin, një mineral oksidi kalciumi-titaniumi që përdoret gjerësisht në panelet diellore, ata zhvilluan një sistem të pavarur që kap rrezet e diellit dhe shndërron dioksidin e karbonit (CO₂) në molekula karbon-karbon (C2). Këto molekula C2, një kimikat inorganik i gjelbër, i gaztë i njohur gjithashtu si karboni diatomik janë blloqe ndërtimi thelbësore për industri të ndryshme, duke përfshirë prodhimin e karburantit dhe plastikës.
Projekti bazohet në ekspertizën e mbi 100 shkencëtarëve. “Natyra ishte frymëzimi ynë,”-tha Peidong Yang, PhD, një shkencëtar i lartë i fakultetit në divizionin e shkencave materiale të Berkeley Lab dhe profesor i kimisë dhe shkencës dhe inxhinierisë materiale në UC Berkeley. “Na duhej të punonim fillimisht në komponentët individualë, por kur mblodhëm gjithçka dhe kuptuam se ishte i suksesshëm, ishte një moment shumë emocionues.” Yang dhe ekipi i tij ndoqën proceset natyrore në gjethen e një bime për të ndërtuar pajisjen me madhësi të pullës postare që imiton mënyrën se si bimët e gjelbra marrin energji nga dielli. Megjithatë, në vend të klorofilit, një përbërës natyral i gjetur në bimët e gjelbra që u jep atyre ngjyrën dhe luan një rol kyç në procesin e fotosintezës.
Shkencëtarët përdorën fotoabsorbues të perovskitit të halogjenit të plumbit për të kapur rrezet e diellit. Këta u bashkuan me elektrokatalistë bakri të projektuar mirë, të krijuar për t’u ngjan luleve të vogla për të nxitur reaksione kimike. Thuhet se elektrokatalizatorët u frymëzuan nga enzimat që rregullojnë fotosintezën në natyrë. Yang shpjegoi se si çdo përbërës individual i elementeve fotosintezuese të një gjetheje duhej të përsëritej dhe rafinohej me kujdes. Edhe pse eksperimente të tjera kanë arritur fotosintezë artificiale duke përdorur materiale biologjike, ekipi i Yang zgjodhi bakrin, një material inorganik me selektivitet më të ulët për reaksionet kimike të dëshiruara sesa katalizatorët biologjikë.
Megjithatë, bakri ofron avantazhe të rëndësishme, të tilla si qëndrueshmëri më e madhe, stabilitet dhe jetëgjatësi më e gjatë operative, të gjitha kritike për shkallëzimin e aplikimeve të ardhshme. Gjatë testimit, një simulator diellor që përsërit rrezet e diellit të vazhdueshme tregoi se sistemi mund të konvertonte në mënyrë efikase CO₂ në molekula karbon-karbon (C2), blloqe ndërtimi thelbësore për një gamë të gjerë industrish. Shkencëtarët shkaktuan me sukses një reaksion oksidimi organik në dhomën e fotoanodës ndërsa prodhonin molekula C2 në dhomën e fotokatodës. Kjo arritje rezultoi në një arkitekturë realiste me gjethe artificiale, e kondensuar në një pajisje me madhësinë e një pulle postare, që konverton CO₂ në molekula C2 duke përdorur vetëm rrezet e diellit.
