Forskere har i årevis kjempet for å etterligne plantenes evne til å forvandle sollys til energi gjennom fotosyntese, fordi det vil være et gjennombrudd for det grønne skiftet.
Nå har forskere fra eliteuniversitet Cambridge i England funnet den hittil beste løsningen på problemet.
Den nye oppfinnelsen er et såkalt «fotoark», som tar CO2, vann og sollys og lager oksygen og maursyre, som kan lagres som drivstoff.
Prototypen på fotoarket måler bare fire ganger fem centimeter, men kan etter forskernes utsagn enkelt skaleres opp til flere kvadratmeter og på den måten inngå i større anlegg som vi kjenner det fra solfarmer.
Maursyren kan brukes som drivstoff i seg selv – den er flytende og lett å oppbevare og transportere – men den inneholder også hydrogen og kan derfor gjøres om til hydrogengass, som kan brukes i brenselceller i for eksempel hydrogenbiler.
Etterligner naturens fotosyntese
Vanlig fotosyntese fungerer i grove trekk ved at planten gjør om sollysets energi, CO2 fra luften og vann fra bakken til oksygen og kjemisk energi i form av karbohydratbasert biomasse – sukkerstoffer – i planten.
Fotoarket fungerer nesten på samme måte, men den kjemiske energien som kommer ut i den andre enden, har form av maursyre i stedet for karbohydrater.
Fotoarket består av en gullplate på 20 kvadratcentimeter, belagt med spesielt kjemisk pulver. Belegget fungerer som en fotokatalysator som reagerer med sollys. Platen er laget av gull, fordi det stimulerer det katalyserende belegget.
Når fotoarket forbindes med vann og CO2 og blir truffet av solstråler, produserer det maursyre, som kan gjøres om til grønt hydrogen.
Gullplaten senkes ned i vann, og når sollys treffer det kjemiske belegget, starter en fotokatalytisk prosess der elektroner blir slått løs av fotonene i lyset. Det skaper frie radikaler – altså ustabile atomer – som reagerer med det tilgjengelige vannet og CO2-en, helt til det bare er oksygen og maursyre igjen.
Maursyren kan senere kjøres gjennom enda en katalytisk prosess som gjør den om til hydrogengass.
Slik forvandles maursyre til drivstoff og strøm:
Flytende maursyre – formic acid eller CH2O2 – oppbevares i en tank og pumpes derfra over i en såkalt reformer, der katalysatoren ruthenium, et platinametall, gjør den om til karbondioksid og hydrogen. Gassene driver en brenselceller og produserer strøm – mens restproduktet karbondioksid kan gjenbrukes til å skape enda mer maursyre. Eneste avfallsstoff i prosessen er vann.
Kan bli kilde til grønn hydrogen
Hydrogen har i dag problemer med å konkurrere med batterier som den foretrukne måten å oppbevare grønn energi på – blant annet fordi hydrogenproduksjonen først og fremst foregår ved å gjøre om naturgass under høy temperatur. Det krever mye energi og slipper ut store mengder CO2.
Men potensialet er stort. For når hydrogen gjøres om til elektrisitet i en brenselcelle, slippes det ikke ut noe annet en vanndamp.
Hvis det nye fotoarket kan gjøres så effektivt at det er verdt å skalere opp til masseproduksjon, kan det bli et gjennombrudd for hydrogenøkonomien. Den kunstige fotosyntesen krever nemlig ikke annet enn sollys for å produsere energi som kan lagres som grønt hydrogen.
