人間は植物ができないことをたくさんすることができます。 私たちは歩き回ったり、話したり、聞いたり、見たり、触れたりすることができます。 しかし、植物には人間に勝る大きな利点がXNUMXつあります。それは、太陽から直接エネルギーを得ることができるということです。
太陽光を直接使用可能なエネルギーに変えるプロセス（光合成と呼ばれる）は、人間が太陽のエネルギーを利用してクリーンで保存可能な効率的な燃料を利用することを模倣できるようになるかもしれません。 もしそうなら、それはクリーンエネルギーの全く新しいフロンティアを開くことができます。 十分なエネルギーがXNUMX時間で太陽光の形で地球に当たり、XNUMX年間のすべての人類の文明のエネルギー需要を満たすことができます。
太陽光発電セルによって利用される風力と太陽エネルギーは、利用可能なクリーンエネルギーのXNUMXつの主要な形態です。 XNUMX番目の合成光合成を追加すると、再生可能エネルギーの展望が劇的に変化します。 かさばるバッテリーを必要とせずにエネルギーを簡単に蓄える能力は、社会にクリーンかつ効率的に電力を供給する人間の能力を劇的に向上させるでしょう。
風力タービンと太陽光発電の両方には、環境への影響と複雑な要因の点で欠点があります。
世界中の研究者は、アクセス可能なエネルギーを考え出すために信じられないほど一生懸命働いています。 無毒で簡単に入手できる要素で作り出すことができる、クリーンで持続可能なエネルギー。 人工光合成は前進の道です。
光合成は、植物が太陽の輝きと水分子をブドウ糖の形で使用可能なエネルギーに変換するプロセスの複雑なダンスです。 これを行うために、彼らは色素、通常は有名な葉緑素、ならびにタンパク質、酵素、および金属を使用します。
現在人間が人工光合成に最も近いプロセスは太陽光発電です。 テクノロジー、太陽電池が太陽のエネルギーを電気に変換します。 このプロセスが非効率であることは有名で、太陽エネルギーの約 20% しか捕捉できません。 一方、光合成は根本的に効率的です。 太陽エネルギーの 60% を化学エネルギーとして関連する生体分子に蓄えることができます。
単純な太陽電池（ソーラーパネル）の効率は、光エネルギーを吸収する半導体の能力と、電力を生成するセルの能力によって制限されます。 その限界は、科学者が人工光合成で超えることができるものです。
人工光合成では、基本的な物理的制限はありません。 自然光合成の先例があるので、60％効率のシステムを簡単に想像できます。 そして、私たちが非常に野心的になれば、最大80％の効率のシステムを想像することさえできます。
人工光合成の最初のステップである水を分解することになると、光合成は非常に効率的です。 植物の光化学系IIタンパク質は、これをXNUMX秒間にXNUMX回行います。 点滅し、完了です。
研究者グループは、光を集めて水分子を分解して水素を生成する独自の人工葉類似体を構築することにより、このプロセスを模倣しています。 水素は、燃料電池を介して単独で燃料として使用したり、天然ガスなどの他の燃料に追加したり、燃料電池に組み込んで、車両から住宅、小型の電子機器、研究所、病院まであらゆるものに電力を供給することができます。
科学者たちは、自然光化学系IIタンパク質と合成触媒の組み合わせを実験して、何が最も効果的か、そしてその理由を理解しようと試みています。 彼らはまた、地球上に容易に豊富に存在し、容易にアクセスでき、地球に無毒である化合物や化学物質の使用を優先しています。
人工光合成の進歩は複雑ですが、光合成が非常に多面的であるという事実によって、世界中の生化学の学生が嘆いている事実です。
反応は非常に複雑です。 水分子を分割する化学は非常に複雑で困難です。
科学者たちは1970年代から人工光合成に取り組んできました。 それは長い時間ですが、光合成が進化するのに何百万年もかかったことを覚えているときはそうではありません。 それだけでなく、科学者たちは、飛行、通信、知能とは異なり、光合成は一度だけ進化したと信じています。約3億年前、地球が存在するようになったのはわずか約1.5億年です。
チームは、今後10〜15年以内に、そのコマーシャルが十分に進歩すると考えています。 人工の 光合成システムがオンラインになり始めるかもしれません。