През последните два века хората разчитат на изкопаемите горива като източник на концентрирана енергия - стотици милиони години фотосинтеза, събрани в удобно, енергийно плътно вещество. Но тези запаси са ограничени, а и потреблението на изкопаеми горива има огромно отрицателно въздействие върху климата на Земята.

"Най-голямото предизвикателство, което много хора не осъзнават, е, че дори природата няма решение за количеството енергия, което използваме", казва химикът от Чикагския университет Уенбин Лин пред специализираното онлайн издание Phys. Дори фотосинтезата не е толкова добра, казва той: "Ще трябва да се справим по-добре от природата, а това е огромно предизвикателство."

Един от възможните варианти, които учените изследват, е "изкуствената фотосинтеза" - пресъздаване на растителна система за производство на различни видове горива. Химическата структура на едно листо обаче е изключително сложна и не е толкова лесно да бъде превърната в човешко изобретение.

Но, може би, човекът е направил огромна крачка към това - изследване на Nature Catalysis, проведено от шестима химици от Чикагския университет, демонстрира иновативна система за изкуствена фотосинтеза, която е много по-продуктивна от предишните изкуствени вариации. За разлика от обикновената фотосинтеза, която произвежда въглехидрати от въглероден диоксид и вода, изкуствената фотосинтеза може да произвежда етанол, метан или други горива.

Кой иска да е вечно млад? Учените вече знаят какОткритието има потенциал за терапевтична употреба при заболявания като рак и деменция

Въпреки че има да се извърви дълъг път, преди да се превърне в работещ начин, по който всеки от нас може да си зарежда колата, методът дава на учените нова посока за изследване, а в по-кратки срокове може да доведе до нови методи за производство на други химикали.

В търсене на нещо друго

"Без естествената фотосинтеза нямаше да сме тук. Благодарение на нея се произвежда кислорода, който дишаме на Земята, и храната, която ядем", казва Лин. "Но тя никога няма да бъде достатъчно ефективна, за да ни осигури гориво, с което да караме колите си, така че ще ни трябва нещо друго."

Проблемът е, че фотосинтезата е изградена така, че да създава въглехидрати, които са чудесно гориво за хората, но не и за автомобили – те се нуждаят от много по-концентрирана енергия. Затова изследователите, които искат да създадат алтернативи на изкопаемите горива, трябва да преработят процеса за по-енергийно плътни горива като етанол или метан.

В природата фотосинтезата се извършва от няколко много сложни състава от протеини и пигменти. Те поемат вода и въглероден диоксид, разделят молекулите и пренареждат атомите, за да се получат въглехидрати - дълъг низ от съединения на водорода, кислорода и въглерода. Учените обаче трябва да преработят реакциите, за да се получи друго подреждане – това на метана.

За да постигнат това, Лин и неговият лабораторен екип добавят нещо, което системите за изкуствена фотосинтеза досега не са включвали - аминокиселини.

В крайна сметка, те успяват да подобрят и двете половини на реакцията - процеса, който разгражда водата, и този, който добавя електрони и протони към въглеродния диоксид. И в двата случая аминокиселините са помогнали реакцията да протече по-ефективно.

Дори и при значително подобрените резултати обаче изкуствената фотосинтеза трябва да извърви дълъг път, преди да може да произвежда достатъчно гориво, за да бъде подходяща за широко използване. И все пак това е голяма крачка напред към решаването на едно от най-големите предизвикателства пред съвременния човек – да живее в хармония с природата.