Gjatë hulumtimeve të fundit drejt solucionit për një alternativë më të qëndrueshme për prodhimin e energjisë, shkencëtarët kanë imituar me sukses procesin natyror të fotosintezës për të prodhuar metan, një lëndë djegëse e fuqishme dhe me energji të dendur, nga dioksidi i karbonit (CO2), uji dhe rrezet e diellit.
Kjo qasje inovative, e raportuar në ACS Engineering Au, jo vetëm që paraqet një sistem prototip që mund të zëvendësojë lëndët djegëse fosile jo të rinovueshme, por gjithashtu ofron një ide të re dhe inovative për të ardhmen e teknologjive të energjisë së rinovueshme.
ÇFARË ËSHTË FOTOSINTEZA ARTIFICIALE?
Bimët kanë zotëruar prej kohësh artin e përdorimit të dritës së diellit për të furnizuar me energji procesin e fotosintezën, duke shndërruar CO2 dhe ujin në oksigjen dhe sheqerna, të cilat i përdorin si lëndë djegëse. Nga ana tjetër, njerëzit kanë eksploruar mënyra të ndryshme për të shfrytëzuar energjinë djellore e cila është e bollshme dhe e qëndrueshme e siguruar permes diellit, dhe deri më tani, panelet diellore janë një nga metodat më të njohura.
Ekipi, i udhëhequr nga Kazunari Domen, i inspiruar nga procesi i fotosintezës, e bëri atë të zhvilloi një sistem që përdor dritën e diellit për të ndarë ujin në hidrogjen dhe gaz oksigjen. Objektiva e tij ishte që të zhvilloj një sistem që kishte për të imituar procesin e fotosintezën, duke thithur CO2 dhe duke transformuar dhe ruajtur energjinë diellore në formë të metanit, dhe duke përdorur materiale me kosto të përballueshme.
Studiuesit krijuan një grup qelizash reaktive që funksionojn ngjashme me panelet diellore, secila prej tyre e veshur me një fotokatalizator stroncium titanat të dopuar me alumin (SrTiO3) për të lehtësuar reagimin. Këto qeliza, të mbushura me ujë dhe të ekspozuara ndaj dritës së diellit, e ndajnë ujin në hidrogjen dhe gaz oksigjen. Gazi hidrogjen më pas futet në një dhomë të dytë, ku reagon me CO2, duke formuar metan dhe ujë. Më pas, uji riciklohet përsëri duke u kthyer në hapin e parë të ciklit. Ky aparat i ri i projektuar fillimisht si mini-plan në madhësi prej 100 m2 ka demonstruar prodhimin e vazhdueshëm të gazit hidrogjen të filtruar gjatë disa muajve.
Ekipi bashkoi një metanator katalitik CO2 për të kthyer H2 të fotogjeneruar në CH4, duke funksionuar dhe grumbulluar me sukses metanin fotosintetik (CH4). Eksperimenti eksploroi versione të ndryshme të aparatit, secila e përshtatur për qëllime specifike eksperimentale. Veçanërisht, një version u përdor në konkursin e Çmimit Horizon të Këshillit Evropian të Inovacionit (EIC) 2022 për Fotosintezën Artificiale “Karburanti nga Dielli”, duke shfaqur zbatueshmërinë e tij në praktike dhe ndikimin e mundshëm në fushën e energjisë së qëndrueshme.
Në një aplikim praktik të kësaj teknologjie, një grup prej 130 metrash katrorë i këtyre qelizave, afërsisht sa një dhomë gjumi e vogël, funksionoi vazhdimisht për tre ditë në kushte të ndryshme moti. Ndërsa rezultatet duket të jenë premtuese, ekipi pranon se efikasiteti i sistemeve të tilla duhet ende të rritet përpara se këto pajisje të mund të konsiderohen opsione praktike për prodhimin e energjisë në shkallë të gjerë. Ekipi shkencor momentalisht diskuton për pengesat dhe zgjidhjet e mundshme për të kaluar nga një mini-prototip i sistemit fotosintetik artificial, në një aplikim industrial të shkallës së gjërë, duke ofruar një perspektivë realiste për zbatimin praktik të kësaj teknologjie.
Sidoqoftë, edhe pse aparati përdor rrezet e diellit për të prodhuar metan, është e domosdoshme të menaxhohet magazinimi, përdorimi dhe rrjedhjet e mundshme të metanit për të siguruar që teknologjia të mos kontribuojë pa dashje në emetimet e ketyre gazrave të fuqishem. Andaj hulumtimi hap edhe një dialog tjetër që ka të bëj në lidhje me ndikimin mjedisor dhe qëndrueshmërinë e përdorimit të metanit si një burim energjie të pastër, duke nxitur zhvillimin e mëtejshëm për menaxhimin dhe zbutjen e efekteve të mundshme mjedisore të tij. Megjithatë, fotosinteza artificiale është ende në fazat e saj të zhvillimit, me studiuesit që eksplorojnë rrugë për të rritur efikasitetin, shkallëzueshmërinë dhe kosto-efektivitetin e saj, të cilat fillimisht mund të jenë në nivelin më të lartë për shkak të kompleksitetit të teknologjisë.
A ËSHTË FOTOSITEZA ARTIFICIALE NJË BURIM ENERGJIE TË PASTËR?
Metani është një gaz serrë, por një lëndë djegëse me energji shumë të dendur dhe përbërësi kryesor i gazit natyror. Lëndët djegëse fosile tradicionale, duke përfshirë gazin natyror, kërkojnë miliona vjet për t’u formuar dhe nxjerrja e tyre mund të ketë ndikime të dëmshme mjedisore. Prandaj, zhvillimi i metodave alternative për prodhimin e metanit nga burimet e rinovueshme të energjisë mund të zvogëlojë gradualisht nevojën për lëndë djegëse fosile të papërtëritshme. Studiuesit besojnë se ky sistem mund të ndihmoi në këtë drejtim, madje mund të jetë i përshtatshëm edhe në prodhimin biokarburanteve të qëndrueshme, prekursorëve të plastikës ose lëndë të tjera kimike.
Përpjekja për të imituar fuqinë e bimëve përmes fotosintezës artificiale hap shumë mundësi për prodhimin e qëndrueshëm të energjisë. Aftësia për të shfrytëzuar rrezet e diellit për të prodhuar metan ofron një rrugë për të reduktuar varësinë tonë nga lëndët djegëse fosile të papërtëritshme dhe për të ecur drejt zgjidhjeve më të qëndrueshme dhe miqësore me mjedisin energjetik.
Megjithatë, udhëtimi nuk përfundon këtu. Efikasiteti dhe shkallëzueshmëria e këtyre sistemeve të fotosintezës artificiale duhet të eksplorohen më tej dhe të optimizohen për t’i bërë ato të realizueshme për zbatim në shkallë të gjerë. Në përgjithësi, eksplorimi i fotosintezës artificiale nënkupton një hap drejt zgjidhjeve inovative të energjisë dhe paraqet një mundësi për t’u thelluar në kuptimin dhe përsëritjen e proceseve natyrore që kanë mbështetur jetën në Tokë për shekuj me radhë. Ndërsa përparojmë, konvergjenca e shkencës, teknologjisë dhe qëndrueshmërisë është gati të luajë një rol kyç në formësimin e së ardhmes sonë energjetike.
Përmblodhi dhe përshtati:
www.studentet.mk
