Dzięki fotosyntezie energia docierająca do nas ze Słońca wiązana jest w postaci paliwa. Od miliardów lat napędza to życie na Ziemi. Sztuczna fotosynteza może polegać na produkcji wodoru i tlenu z cząsteczek wody. "Klasyczna" fotosynteza taka jak u roślin - wiąże dwutlenek węgla z powietrza i pozwala uzyskać paliwa w postaci różnych związków organicznych. A te mogą być alternatywą dla paliw kopalnych.
To również alternatywa dla biopaliw, które są krytykowane przez część ekspertów, obrońców przyrody i działaczy organizacji humanitarnych. Za co? Promocja biopaliw może powodować, że rolnictwo w biednych regionach przestawi się na ich produkcję - kosztem żywności, pogarszając sytuację mieszkańców. W niektórych krajach pod uprawy biopaliw wycina się również lasy.
Kukurydza - jedna z roślin szczególnie wydajnie gromadzących w cukrach energię słoneczną - jeszcze niedawno była uprawiana na żywność i paszę. Żeby uzyskać biopaliwa, trzeba te cukry poddać jeszcze rafinacji, co oznacza ostatecznie spory łączny koszt (wydatek energetyczny), nim paliwo trafi do baku i spłonie w silniku.
Czy sztuczna fotosynteza to lepsze - bardziej opłacalne - rozwiązanie? Dotychczas było to pytanie czysto akademickie, bo produkcja odpowiednich urządzeń jest wciąż zbyt kosztowna by wdrożyć ją masowo. Naukowcy opracowują jednak kolejne - tańsze - rozwiązania przyspieszające reakcję fotosyntezy.
W dzisiejszym numerze prestiżowego magazynu "Science" naukowcy z Uniwersytetu Illinois donoszą o stworzeniu kolejnego obiecującego katalizatora, który umożliwi wydajną produkcję paliwa. Reakcja wiąże dwutlenek węgla z powietrza, jest więc powtórzeniem tego, co w chloroplastach robią rośliny.
Porównanie obiegu energii w przypadku produkcji biopaliw (po lewej) i sztucznej fotosyntezy (po prawej) rys. Dioxide Materials
Produkcja biopaliw kontra sztuczna fotosynteza / rys. Dioxide Materials
Technologia, nad którą pracowali amerykańscy badacze polega na rozerwaniu cząsteczek dwutlenku węgla za pomocą energii elektrycznej. Uzyskane substraty wchodzą wówczas w dalsze reakcje, tworząc związki węgla nadające się na paliwo. Problem z tego rodzaju sztuczną fotosyntezą polegał na tym, że do rozerwania cząsteczki węgla potrzeba tyle energii, że ostateczny bilans wypada bardzo blado: więcej energii zużywa się na tą pierwszą reakcję, niż udaje się ostatecznie zmagazynować w paliwie.
Tym razem, dzięki specjalnemu zjonizowanemu płynowi, naukowcom udało się radykalnie obniżyć napięcie potrzebne do elektrolizy dwutlenku węgla. Planują już komercjalizację wynalazku i mają już stosowną firmę , oczywiście.
Przeczytaj także: 
Elektrownia w każdym domu? rys. Wawrzek Święcicki Nowe technologie, które decentralizują energetykę
- Stosowanie niższego napięcia oznacza zużywanie mniej energii na uruchomienie całego procesu - wyjaśnia prof. Kenis. - Musimy to jeszcze dopracować, ale to doświadczenie przybliża nas znacznie do zredukowania uzależnienia od paliw kopalnych i równoczesnego ograniczania emisji CO2, które zagrażają zmianami klimatu.
Prace nad sztuczną fotosyntezą oznaczają również decentralizację energetyki. Naukowcy pracujący nad takimi technologiami, mają nadzieję, że niebawem większość potrzebnej energii elektrycznej i paliw gospodarstwa domowe będą mogły wytworzyć sobie same. Ci wydajniejsi i oszczędniejsi będą nawet zarabiać na produkcji energii.
Prof. Paul Kenis pracuje nad sztuczną fotosyntezą prof. Kenis / Fot. L. Brian Stauffer prof. Paul Kenis / Univeristy of Illinois / fot. L. Brian Stauffer
