Et australsk forskerhold har sat den seneste spurt ind i et teknologisk kapløb, som foregår over hele kloden. Kapløbet går ud på at finde en ekstranøgle, der kan låse op for en kunstigt frembragt fotosyntese.

Australierne hævder at have fundet en ny vej til billig fremstilling af brint. Det er en anderledes måde at eftergøre naturens fotosyntese. Metoden benytter et kubisk manganmolekyle, som minder om det, planter bruger, når de spalter vand til ilt og brint.

»Det er lykkedes for os at stabilisere molekylet i en polymermembran, og når vi så udsætter det for lys, får vi brint, ilt og elektroner,« siger professor Leone Spiccia fra det australske Monash University til nyhedstjenesten forskning.no.

Kopierer naturen
Australierne kæmper som mange af deres kolleger med at gøre brint til en bedre og renere energibærer. Brint rummer tre gange så meget energi pr. kg som benzin.

Nutidens fremstilling af brint af naturgas er ikke bæredygtig for klimaet. Metoden udvikler CO2 i samme takt som brint, og dertil kommer, at procesopvarmningen bruger fossilt brændstof, som yderligere bidrager med CO2-udslip.

Desuden afgiver processen kulilte, som ødelægger brændselsceller. Brinten skal renses, og der er ingen nemme genveje.

Derfor prøver dusinvis af forskerhold verden over at kopiere eller imitere naturens vandspaltningsproces, som kan give brint uden at øge CO2-mængden i atmosfæren.

Det næste skridt for de australske forskere bliver at tilsætte klorofyl for at effektivisere processen. Så begynder det at ligne planternes stofskifte.

Gåde: Hvordan frigøres mange elektroner
En anden mulighed er at fortsætte processen, lade atmosfærens CO2 indgå i regnestykket og få energi ud i form af kulhydrater, som kan omdannes til benzin og diesel.

Det er imidlertid ikke helt nemme opgaver. Gåden, som alle kæmper med, er at skabe en kemisk proces med mange deltagende elektroner. Ellers kan sollyset ikke give tilstrækkeligt energi til den proces, der omdanner CO2 til kulhydrat. Fotonerne fra sollyset kan for tiden kun frigøre en enkelt elektron pr. molekyle ad gangen, og det er alt for lidt.

Det ideelle ville være at have et donormolekyle, som kan opsuge mange fotoner og frigive mange elektroner til syntesen.

Kineserne er på sporet
Sådan et molykyle har kinesiske forskere fremstillet på Hebei Normal University of Science and Technology, som ligger i udkanten af Beijing. Forskningslederen hedder Xian-Fu Zhang, skriver Newscientist.

Molekylet er et kulstofnanorør, som kan opsuge mange løse elektroner, og det løser halvdelen af problemet med en potentiel superkatalysator til kulhydratsyntese.

Den anden halvdel er at få et molykyle til at frigive elektroner, når lyset skinner på dem. Her fandt de kinesiske forskere på at bruge en klasse af molekyler, kaldet phthalocyaniner (PC'er).

Ved at binde 120 PC-molekyler til ét kulstofnanorør kunne forskerne få røret til at opbevare 25 procent af de elektroner, som blev frigivet, når lyset skinnede. Så er nøglen til den kunstige fotosyntese lige ved at være i sigte.

Xian-Fu Zhang mener, at nanorørene vil kunne bruges til at omdanne et chloroplast, kaldet NADP, til NADPH, som igen kan reducere CO2 til kulhydrat.

Professor James Barber fra Imperial College i London, som er ekspert i fotosyntese, mener, at kineserne har fat i den rigtige ende:

»Mange af de forskere, der arbejder i dette forskningsområde, har slet ikke taget fat om dette grundlæggende problem – at man skal bruge mange elektroner i fotosyntese,« siger han til Newscientist.