Fotosysntéza (trvale obnovitelný zdroj energie ze Slunce) již existuje několik miliard let. K nastartování fotosyntézy je potřeba jen sluneční světlo, voda, vegetace a kysličník uhličitý, to vše je na planetě Zemi všude snadno dostupné a z obecného hlediska vlastně zadarmo.

  • Fotorespirace je opak fotosyntézy, oba tyto procesy se podílejí na udržování hladiny kyslíku (zajišťují dynamickou rovnováhu)  ve vazbě na celý ekosystém (Homeostáza)

Fotosyntéza a několik zajímavých informací:

  • Fotosyntéze má jednoduchou rovnici: vstup je pár molekul vody a pár molekul kysličníku uhličitého, výstupem je glukóza a kyslík, děje se tak s pomocí chlorofylu v listech, ozářeného slunečním světlem.
  • První fáze: světlo ze Slunce (v podobě energie fotonů slunečního záření) zachycují pigmenty ve fotosyntetických orgánech listů, tzv. rostlinná barviva (chlorofyl, karoteny, anthokyany atd.) neboli pigmenty přeměňují energii světla na energii chemických vazeb. Vzniklé sloučeniny jsou nositeli energie umožňující procesy v buňce
  • Druhá fáze: již bez světla, a získanou energii rostlinný organismus při ní využívá k syntéze cukrů, opět v několika složitých cyklech. Na fotosyntézu bezprostředně navazují další cykly, takže celek tvoří neobyčejně komplikovaný a komplexní systém, který se odehrává na úrovni nanosvěta
  • Člověk se snaží po staletí (tisíciletí) do přirozeného procesu fotosyntézy vstoupit ve správných fázích a upravit jej, nebo napodobit tak, aby z výchozích surovin získávat paliva nebo přímo elektřinu.
  • Vegetace pomocí fotosysntézy (nadzemní zdroj energie) propoje nadzemní svět a mykorhízy podzemní svět. Propojení nadzemního a podzemního světa podroruje růst vegetace 
  • Fotorespirace je opak fotosyntézy a patrně vznikla evolučně jako odezva na rostoucí obsah kyslíku v atmosféře Země. V kyslíkem bohatém prostředí se do procesu fotosyntézy občas místo oxidu uhličitého zapojí jen kyslík a výsledkem jsou škodlivé sloučeniny. Fotorespirace je odbourává, což rostlinu stojí energii, kterou by mohla využít ke svému růstu.
  • Vegetace a fytoplankton pro svůj růst potřebují  fotosyntézu a CO2, produkují kyslík a tvoří základ potravinového řetězce ve vodě i na souši

Umělá fotosyntéza

Největší naděje při výzkumu fotosyntézy se vkládají do možnosti vyrábět s její pomocí paliva nebo elektřinu za současné likvidace nežádoucího oxidu uhličitého v atmosféře, tedy totéž ce dělá vegetace a současně aby výstupy sloužily člověku.

Pokud by dokázali vědci obejít proces fotorespirace, ušetřili by tím energii (téměř až 40 %), která by mohla podpořit další růst rostlin a jejich výnosy. ("Metoda je významná i vzhledem k předpokládanému oteplování atmosféry, protože s vyšší teplotou roste i intenzita fotorespirace,.

Výzkumný program LightChEC jehož cílem je vyvinout látky a procesy umožňující přímou přeměnu vody na vodík s pomocí slunečního světla

  • Pokud dokážeme pochopit všechny procesy, které se odehrávají při fotosyntéze v rostlinách a zelených organismech, můžete tak  zvýšit produkci potravin a trvale udržitelným způsobem vyrábět bioprodukty schopné konkurovat fosilním palivům (tzv. "umělá fotosysntéza".) a proto "Kdekoliv byste měli vodu, tam byste měli i energii." 
  • Vědci se snaží zvýšit účinnost fotovoltaických článků napodobením molekul v listech rostlin a buňkách řas, chromoforech, vytvořili hybridní nanostruktury z krystalů bílkovin a polovodičů se stejnou schopností
  • Účinnost přeměny světla na elektřinu v současných fotovoltaických panelech by mohla výrazně stoupnout. Jediný rozdíl oproti rostlinám by spočíval v tom, že molekuly barviv by pohlcenou energii světla neodevzdaly do chemických reakcí vytvářejících cukry, ale polovodičovým článkům, které z nich udělají elektřinu. 
  • Účinnost fotosyntézy většiny rostlin je sice jen několik málo procent, protože na souši je světla dost a víc k přežití nepotřebují, ale u některých mořských řas žijících v podmínkách nedostatku světla je zužitkováno až 97 % energie všech dopadajících fotonů.

Palivo budoucnosti Syngaz (SNG)

Britští vědci z University of Cambridge vyvinuli zařízení, které pomocí fotosyntézy umí udržitelným způsobem přímo vyrábět syntetický plyn, takzvaný Syngas. Díky nové technologi (neuvolňuje žádný další oxid uhličitý do atmosféry)i a fotosyntéze, která absorbuje sluneční záření, oxid uhličitý a vodu. Výsledkem je směs bioplynů, jež mohou být alternativou kapalného paliva nejen pro automobilové motory. Na umělém listu jsou přítomny dva absorbéry světla, jež jsou podobné molekulám v rostlinách, které sluneční paprsky absorbují. Systém je ponořen do vody, kde jeden z absorbérů produkuje za pomoci kobaltového katalyzátoru kyslík. Tyto katalyzátory patří k nejmodernějším perovskitovým absorbérům světla, které poskytují vysoký fotovoltaický proud. 

  • cílem je  vyrobit tekuté palivo rovnou z oxidu uhličitého a vody v jednom kroku. Fotosyntéza by se tak měla rovnou měnit v něco, jako je třeba dnešní bioplyn

Co můžeme pomocí umělé fotosyntézy vyprodukovat?

  • vodík
  • paliva na bázi uhlíku (metan, metanol, oxid uhelnatý)

Tyto získané suroviny můžeme použít na výrobu elektřiny, jako palivo a také pro průmysl

Zdroj: https://archiv.ihned.cz/c1-66632790-zkrocene-svetlo

 

více o souvislostech v knize: Zamyšlení a cesta z pohledu vědce a laika

 

Fotosyntéza

Neboli nájdené žiadne produkty. Skúste zmeniť kritériá hľadania.
Navštívte Awashop.sk - Superfoods, Kozmetika v ShopMania