Dựa theo sự mô phỏng quá trình quang hợp ở thực vật, các nhà khoa học tại Đại học Cambridge (Anh) đã phát minh ra kỹ thuật tách nước thành khí oxy và khí hydro. Đồng thời, qua đó các nhà nghiên cứu đã thu về được một bước tiến đột phá mới liên quan đến việc chuyển đổi ánh nắng Mặt trời thành nguồn năng lượng xanh và vô hạn, không hề gây ô nhiễm hay ảnh hưởng đến môi trường cũng như sức khỏe con người.
Quang hợp bán nhân tạo
Theo đó, các nhà khoa học tại trường Đại học St John’s thuộc Đại học Cambridge (Anh) đã sử dụng ánh nắng tự nhiên của Mặt trời để chuyển đổi nước thành khí hydro và oxy nhờ sử dụng một hỗn hợp các thành phần sinh học và công nghệ nhân tạo. Đây được cho là một phương pháp quang hợp bán nhân tạo của các nhà khoa học Đại học Cambridge, tuy nhiên phương pháp này lại được xem xét, đánh giá là có hiệu quả hơn trong việc hấp thu ánh sáng Mặt trời so với quá trình quang hợp tự nhiên diễn ra ở cây.
Bởi “quang hợp tự nhiên không thực sự hiệu quả vì nó diễn ra chỉ để giúp cây cối tồn tại, phát triển. Ngoài ra, quá trình quang hợp tự nhiên chỉ cần một lượng năng lượng tối thiểu cần thiết, khoảng từ 1-2% so với tiềm năng chuyển hóa và lưu trữ của nó”, Katarzyna Sokol, nghiên cứu sinh tại trường Đại học St John cho biết.
Trong khi đó, quang hợp nhân tạo đã được các nhà khoa học phát triển nhiều thập kỷ qua. Trước đây, các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật quang hợp nhân tạo đều phải cần tới các chất xúc tác có tính độc tố và giá thành cao.
Do đó, sự khác biệt của các nhà khoa học Đại học Cambridge chính là sử dụng enzyme có tên hydrogenase. “Hydrogenase là một loại enzyme có trong tảo, nó có khả năng biến đổi các proton thành khí hydro. Trong quá trình tiến hóa và biến đổi của hành tinh chúng ta, quá trình này đã bị vô hiệu hóa vì nó không cần thiết cho sự sinh tồn, nhưng chúng tôi đã thành công bỏ qua trạng thái không hoạt động để đạt được phản ứng như mong đợi – quá trình tách nước thành khí hydro và oxy”, Sokol giải thích thêm.
Tiềm năng vô hạn với năng lượng tái tạo xanh
“Thật thú vị khi chúng ta có thể chọn lọc quá trình cùng phản ứng mong muốn nhưng tự nhiên lại không làm được. Đây sẽ là nền tảng, một bước đột phá mới để phát triển công nghệ năng lượng Mặt trời, một nguồn vô hạn đối với năng lượng tái tạo xanh. Hướng tiếp cận này có thể kết hợp nhiều phản ứng với nhau, sau đó xây dựng lại các công nghệ phát triển năng lượng Mặt trời tổng hợp một cách lớn mạnh nhất có thể”, Sokol nhấn mạnh.
Thành tựu này của các nhà khoa học Đại học Cambridge cũng là bước phát triển mới trong việc chuyển đổi năng lượng Mặt trời vì đây chính là mô hình đầu tiên thành công trong việc sử dụng hydrogenase tạo ra hệ thống quang hợp bán nhân tạo sử dụng năng lượng Mặt trời thuần túy.
Đột phá mới này đã mang lại thành quả thực tế với lợi ích vô cùng to lớn, nhưng các nhà khoa học đã trải qua không ít khó khăn, đặc biệt là quá trình kết hợp các sản phẩm sinh học, oganic thành các vật liệu không còn vô cơ. Từ đó tổ hợp lại thành những thiết bị bán nhân tạo, mở ra công cụ phát triển cho hệ thống chuyển đổi năng lượng Mặt trời trong tương lai.
“Thành tựu nghiên cứu này thực sự là một cột mốc quan trọng trong ngành năng lượng trong tương lai”, Tiến sĩ Erwin Reiner, Trưởng phòng thí nghiệm Reiner, thành viên của trường St John’s, thuộc Đại học Cambridge cho biết. Qua đây có thể nói, sứ mệnh tìm ra các nguồn năng lượng tái tạo thay thế nhiên liệu hóa thạch của các nhà khoa học trên thế giới đã có sự thay đổi và bước tiến vô cùng lớn.
