Фотосинтезата – едно от решенията на енергийните ни проблеми

Създаването на подобрен вариант на фосинтезата, чрез която растенията и хлорофил-съдържащите бактерии превръщат слънчевата светлина и въглеродния диоксид от въздуха в храна и енергия, може да намери голямо комерсиално приложение. Номерът е да успеем да създадем "изкуствено листо" или по друг начин да използваме фотосинтезата, за да оползотворим огромните количества енергия, с които Слънцето ни залива всяка секунда.

За съжаление естествената фотосинтезата не е много ефективен процес, казва проф. Ан Джоунс, биохимик от щатския университет в Аризона. "Всъщност всички фосилни горива, които използваме днес, са продукт на този процес. Но ефективността на фотосинтезата може да бъде засилена с цел да се увеличат добивите на храна или устойчивото производство на биогорива", допълва Джоунс, цитирана от AFP.

Очакванията на специалистите са световната консумация на енергия да скочи двойно през следващите 40 години. Това ще се случи, дори след като резервите от петрол и природен газ бъдат изчерпани. Задаващият се енергиен глад стимулира учените да работят върху различни подходи, с които да оползотворят силата на фотосинтезата.

Според тях предвид ниската ефективност на фотосинтезата, максималният теоретичен добив на енергия от процеса при растения като пшеница или захарно цвекло ще бъде към 5 процента. Ако обаче тази ефективност се повиши само с няколко процентни пункта, това може да доведе до устойчивото производство на биогориво чрез фотосинтеза.

Една от пречките пред по-високата ефективност на фотосинтезата е, че когато ключовият за нея ензим RuBisCo* премине определени количества в клетките, процесът на образуване на въглехидрати (биогориво) в тях се забавя. Тогава голяма част от погълнатата от растението светлина се губи в топлина. Ситуацията е аналогична на тази, при която работеща електроцентрала бива изключена от електрическата мрежа - добитата в нея енергия просто се губи.

Учените искат да оползотворят излишъка от слънчева енергия в клетката, като я пренесат към други клетки, които биха я използвали за производството на гориво. Самото пренасяне трябва да стане с помощта на биологични нанонишки.

Друг метод за подобряването на фотосинтеза е свързан с модифицирането на самия ензим RuBisCо. Според проф. Хауърд Грифинс от Университета в Кеймбридж този процес напомня поставянето на турбокомпресор върху мотора на кола, като в случая в ролята на мотор влиза растителната клетка.

Част от растенията като захарната тръстика и зелените водорасли са постигнали това "тунинговане" по естествен път благодарение на молекулярен механизъм, известен като C-4. На теория той може да се вгради например в гените на ориз, което да доведе от скок в добивите, обяснява Грифинс.

Трети подход към оползотворяването на фотосинтезата идва от Университета в Глазгоу. В него молекулярните биолози се опитват да създадат изкуствени листа, които да произвеждат производството на биогориво от въглероден диоксид и вода. В случая биогоривото ще бъде въглеводородът терпен, който при определени условия се държи като октан. До създаването на подобна технология обаче има още дълъг път. В най-добрия случай имаме от 30 до 50 години, преди световните запаси от петрол и природен газ бъдат изчерпани.

____________________________

*RuBisCо – ензим, катализиращ първата стъпка в процеса на фотосинтеза, водещ до превръщането на въглеродния диоксид в богати на енергия молекули.