У сфері розробки пристроїв конверсії сонячної енергії цікаві можливості відкриває застосування фотосинтетичних білкових комплексів, ефективних та широко поширених в природі. Команда дослідників з Німеччини та Португалії використовувала надійних біомолекул для виконання поділу зарядів, забезпечила оптимальне перенесення електронів та з’єднала фотокатод з гідрогеназой, підтвердивши можливість отримання водню зі світла.
Технологія, яку застосували вчені Рурського університету, заснована на першій фотосистемі (ФСІ), складової частини механізму фотосинтезу у ціанобактерій та рослин. За допомогою енергії світла фотосистема I може генерувати високоенергетичні електрони, які потрапляють до інших молекул, наприклад, до протонів для виробництва водню.
Разом з колегами з Нового університету Лісабона команда німецьких вчених показала, що створену ними систему можна з’єднати з ферментом, який використовує перетворене світло для вироблення водню, пише Engineer.
У ціанобактерії Thermosynechococcus elongatus перша фотосистема існує здебільшого як тример, вид полімеру з трьома зв’язаними білками. За допомогою нової технології виділення дослідники змогли ізолювати з цього організму мономери, створивши моношар ФСІ на електроді, всередині якого мономери заповнюють отвори між тримерами.
Це означає, що вчені зуміли знизити негативний вплив ефектів короткого замикання, які відбувалися раніше, і система досягла щільності струму у два рази вище, ніж та, що складається виключно з тримерів.
Для демонстрації потенціалу практичного застосування технології вчені поєднали її з ферментом гідрогеназой, який виробляє водень, поглинаючи електрони отримані у фотосинтезі.
У майбутньому вчені мають намір домогтися ще більш ефективного з’єднання між фотосинтезуючим моношаром та біокаталізаторами, щоб отримати ефективну систему конверсії сонячної енергії. У довгостроковій перспективі метод можна застосовувати для промислового виробництва водню для транспорту або домашнього опалення.
Інший підхід до вироблення водню використовували вчені з Великобританії й Китаю. Вони просочили грудочки цукру десятками тисяч клітин водоростей, які потім сформували щільний шар в результаті осмотичного стиснення. В результаті рівень кисню впав настільки, що запустив фермент гідрогеназу, яка змінила звичайний процес фотосинтезу та привела до вироблення водню.
