Získání elektrické energie z procesu fotosyntézy, který pro svůj život a růst využívají zejména rostliny, donedávna znělo jako ne příliš pravděpodobný scénář. Nyní se však ukazuje, že by nejnovější průlom mohl skutečně vést k efektivnímu využití tohoto rostlinného cyklu jakožto generátoru energie.

Rostlinná říše nám poskytuje unikátní pohled na to, jak i na první pohled jednoduché organismy dokáží fungovat na komplexní a zpravidla soběstačné úrovni, zejména co do růstu, rozmnožování i produkce energie. V tomto směru nám rostliny v minulosti již nesčetněkrát sloužily jako inspirace pro vývoj nových technologií. Poslouží nám i tentokrát jako zdroj energie?

Fotosyntéza je díky své komplexitě inspirací pro biology, chemiky, lékaře i inženýry. Zdroj: Freepik

Odpověď na tuto otázku se pokoušeli nalézt evropští vědci pracující na univerzitách ve Velké Británii, Finsku a Německu. Podle studie, jejíž výsledky tým nedávno zveřejnil v prestižním vědeckém časopise Nature, se možná konečně podařilo využít klíčového bodu v procesu fotosyntézy k zachycení elektrického náboje, který v tomto cyklu hraje esenciální roli.

Klíčovou roli v novém objevu hrají superrychlé laserové paprsky

Fotosyntéza je poměrně dobře popsaný jev, který v sobě snoubí biochemické a fyzikální procesy, a jehož výsledkem je přeměna sluneční energie na chemickou. Jednotlivé děje však v tělech rostlin probíhají takovou rychlostí, že jeho jednotlivé fáze nelze vždy snadno rozlišit.

Vědcům se podařilo zachytit elektrony vznikající během fotosyntézy v reálném čase. Zdroj: Unsplash

Nejnovější průzkum fotosyntézy si však na pomoc přibral moderní technologii v podobě tzv. ultrarychlé transientní absorpční spektroskopie. S pomocí této techniky je totiž možné zachytit molekuly v jejich přechodných vysokoenergetických stavech v reálném čase, díky čemuž bylo možné přesně určit, které látky by mohly být pro samotný proces energeticky nejpřínosnější.

Jak využít energii z fotosyntézy mimo rostlinu?

Díky využití této technologie vědci odhalili, že elektrony, které během fotosyntézy vznikají přenosem energie z fotonů, se v rostlinných buňkách tvoří mnohem dříve, než bylo doposud známo. Součástí studie pak byly také pokusy o zachycení tohoto vznikajícího náboje a pokusit se jej přenést ven z rostliny s cílem využít tento proces pro tvorbu elektrické energie.

Snahy o „polapení“ elektronu z fotosyntézy již evropský tým realizuje několik let. K tomuto účelu tak byly například vyvinuty speciální bio-fotoelektrochemické články, které jsou tuto energii schopny využívat. Během vývoje těchto akumulátorů však vědci nevěděli, že elektrickou energii lze generovat i v mnohem dřívějších fázích fotosyntézy, a je tak možné, že by šlo celý proces zefektivnit.

Bude nejnovější výzkum klíčem k novému zdroji zelené energie? Zdroj: Freepik

Celý proces fotosyntézy totiž není ničím jiným než energetickou rovnováhou, který se v jejím průběhu ustaluje. Pokud tedy rostlině část této energie odebereme, logicky jí může jinde chybět. Nejnovější výzkum však ukazuje na to, že v této prvotní fázi rostlina sama část elektronů ztrácí, a ty tak nejsou pro její fungování dále využity. Tyto ztracené elektrony by tak bylo možné využít právě pro tvorbu energie mimo samotnou rostlinu, a tím pádem její život nijak neohrozit.

Podobný experiment s úspěšnými výsledky zatím nemá na poli botaniky obdoby. Díky přímému využití rostlin se jedná o téměř učebnicový příklad zelené energie, přičemž aktivně využít lze i další vedlejší produkty fotosyntézy, jako je například oxid uhličitý. Nové poznatky pak mohou sloužit nejen lidem v lepšímu pochopení využívání obnovitelných zdrojů energie, ale také například ve zdokonalení pěstování rostlin a plodin a zefektivnění výnosu polního hospodářství.

Zdroje: 1, 2, 3