Bilim İnsanları Fotosentezde İnsanlığın Enerji Kovasını Doldurabilecek Bir ‘Sızıntı’ Buldu

Bilim adamları yüzyıllardır bitkilerde fotosentez üzerinde çalıştılar, ancak uluslararası bir ekip, sürdürülebilir yakıtlarda devrim yaratabilecek ve iklim değişikliğiyle mücadele edebilecek doğanın harika makinesinde yeni sırların kilidini açtıklarına inanıyor.

Ekip, fotosentezde mümkün olan en iyi noktada bir elektrik yükü çıkarmanın mümkün olduğunu belirlediklerini söylüyor. Bu, güç şebekelerinde ve bazı pil türlerinde potansiyel kullanım için süreçten maksimum miktarda elektron toplamak anlamına gelir. Biyoyakıtların gelişimini de iyileştirebilir. Hala ilk günler olsa da, bulgular, Nature dergisinde bildirildiatmosferdeki sera gazlarını azaltabilir ve fotovoltaik güneş panellerini iyileştirmek için içgörü sağlayabilir.

Önemli buluş, araştırmacılar fotosentez sürecini ultra hızlı zaman ölçeklerinde gözlemlediğinde geldi.

Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı’ndan Dr. Tomi Baikie, CNET’e “Farklı zamanlarda fotoğraf çekebiliyoruz, bu da numunedeki değişiklikleri gerçekten çok hızlı bir şekilde – iPhone’unuzdan bir milyon milyar kat daha hızlı – izlememize izin veriyor” dedi.

Ekip, ultra hızlı geçici absorpsiyon spektroskopisi adı verilen ve en basit şekilde bir numuneyi lazer darbeleriyle aydınlatmak ve son derece kısa aralıklarla olanları kaydetmek olarak anlaşılabilen bir teknik kullandı. Bu, elektronları tüm fotosentetik süreç boyunca hareket ederken izlemeyi mümkün kılar.

Önceki gösteriler, sözde oluşturmak için siyanobakterileri, algleri ve diğer bitkileri elektrotlara bağladı. biyo-fotoelektrokimyasal hücreler elektrik üretmek için fotosentetik sürece dokunan.

Baikie, sürecin başında, yükün daha verimli bir şekilde çıkarılmasını sağlayabilecek, daha önce bilinmeyen bir enerji akış yolu keşfettiklerine şaşırdıklarını söyledi.

“Yediğimiz her şey ve soluduğumuz tüm hava için bitkilere güveniyoruz ve belki onların elektronlarını da kullanabiliriz.”

Bilim adamları, hücrede fotosentezin başladığı yerin elektronları “sızdırdığını” buldular. Doğada bu, bitkileri güneş ışığının zararlı kısımlarından koruyabilir.

Yeni, sızdıran yolun keşfi, tipik olarak bitkilerden veya alglerden elde edilen yenilenebilir biyoyakıtların üretimi için de önemli etkilere sahip olabilir. Biyoyakıtlar karbon nötr olabilir, çünkü hem bitkiler büyüdüğünde karbondioksiti alır hem de yakıldığında atmosfere geri verirler; buna karşılık, Dünya’nın derinliklerinde çağlar boyunca depolanan karbonu serbest bırakan fosil yakıtlara karşı. Atmosfere ne kadar karbon biyoyakıt eklenip çıkarılacağı, bitkilerin nasıl yetiştirildiğine ve yakıtın nasıl üretildiğine bağlıdır.

Bu araştırma, biyoyakıt oluşturmak için daha verimli süreçler geliştirmek için kullanılabilir.

“Biyoyakıt üretimine tamamen yeni bir yaklaşım. Fotosentezin en erken ve güçlü noktalarından elektronları topluyoruz ve onları oraya yönlendiriyoruz.” araştırma koordinatörü Dr. Jenny Zhangyine Cambridge’den, e-posta yoluyla söyledi.

Zhang, başkalarının fotosentetik süreçte daha önceki bir noktadan elektronları toplamaya çalıştığını ancak bunun imkansız olduğu sonucuna vardığını söylüyor. İlk başta ekibin bir hata yaptıklarına ikna olduğunu söylüyor.

“Bunu yaptığımıza kendimizi inandırmamız biraz zaman aldı” Zhang dedi Bir açıklamada.

Buluş, güneş ışığını enerjiye dönüştürme söz konusu olduğunda, fotosentezin inanılmaz verimliliğinden daha fazla yararlanmayı vaat ediyor.

Baikie, “Fotosentezi gerçekten özel yapan şey, ışığı elektronlara dönüştürmede %100’e yakın verimliliğidir,” diye açıkladı. “Fotosentez mekanizmalarını anlayarak, bu bilgiyi mevcut güneş pili teknolojisini geliştirmek için bize ilham vermek için kullanabiliriz.”

Enerjiyi daha verimli bir şekilde üretmenin yanı sıra, fotosentezin ince ayarı, bitkilerin karbon dioksiti daha iyi almasına ve depolamasına izin vererek, bu süreçte iklim değişikliğiyle mücadeleye yardımcı olabilir.

Zhang, fotosentezden yararlanmanın, “enerjimizi, yiyeceklerimizi yetiştirdiğimiz şekilde toplamamıza” izin verdiği, ancak bunu gıda üretimiyle rekabet etmeyi gerektirmeyen siyanobakteriler gibi organizmalar aracılığıyla yaptığımız bir gelecek hayal ediyor.

Aslında, bu araştırmadan derlenen yeni içgörülerin, ekinleri yoğun güneş ışığına daha dayanıklı hale getirerek gerçekten destek sağlayabileceğini söylüyor.

“Uzun vadede, kendi kendini üreten, kendi kendini geri dönüştüren, canlı malzemelerden yenilenebilir enerji ve yakıt üretebilirsek, bu, sürdürülebilirlik için ileriye dönük hayal edilebilecek en yeşil seçeneklerden biri olacaktır.”