دانشمندان مرحله اولیه فتوسنتز را برای سوخت زیستی آزمایش کردند

ماه گذشته، اکسون موبیل پروژه 14 ساله سوخت زیستی جلبکی خود را قطع کرد و به آخرین شرکت نفتی تبدیل شد که چیزی را که زمانی سوخت آینده تلقی می شد، رها کرد. (اگرچه کل این ایده خالی از لطف نبود)

جلبک‌ها مزایای واضحی نسبت به سایر سوخت‌های زیستی دارند، عمدتاً به این دلیل که این میکروارگانیسم‌های فتوسنتزی در تبدیل نور خورشید به زیست توده بسیار کارآمد هستند.

دارای محتوای چربی بالا تا 80 درصد برای برخی از واریته ها و تطبیق پذیرتر از مثلاً ذرت، یک محصول سوخت زیستی رایج است.

متأسفانه، اکسون و گروه‌های نفت بزرگ آن دریافتند که رقابتی کردن سوخت‌های زیستی جلبکی با سوخت‌های خام ارزان‌تر بسیار دشوار است، زیرا شرکت تولیدات زیستی مبتنی بر جلبک Cellana تخمین می‌زند که نفت خام باید به 500 دلار در هر بشکه برای سوخت‌های زیستی جلبکی برسد.

با موفقیت رقابت کنند اما یک کشف جدید توسط دانشمندان ممکن است به شرکت هایی مانند اکسون و فعالان انرژی های تجدیدپذیر راه نجات جدیدی ارائه دهد و دانشمندان مرحله اولیه فتوسنتز را هک کرده اند و راه های جدیدی برای استخراج انرژی از این فرآیند کشف کرده اند، یافته ای که می تواند به تولید سوخت های پاک و انرژی های تجدیدپذیر کمک کند.

یک تیم بین المللی متشکل از زیست‌شناسان، شیمی‌دانان و فیزیکدانان، به رهبری دانشگاه کمبریج، موفق به مطالعه فتوسنتز در سطح مولکولی و مقیاس زمانی فوق‌العاده سریع شده‌اند: یک میلیونیم میلیونیم ثانیه.

اگرچه فرآیند تبدیل گیاهان نور خورشید و آب به انرژی برای قرن ها برای انسان شناخته شده است، فتوفیزیک این فرآیند، از جمله تغییرات اتمی و مولکولی که هنگام جذب نور خورشید توسط گیاه رخ می دهد، به خوبی درک نشده است.

یک چالش بزرگ برای درک کامل فتوسنتز این است که این فرآیند برای بسیاری از سیستم های نظارت سنتی بسیار سریع است که نمی توانند ردیابی شوند و برای غلبه بر این مانع، تیم کمبریج تکنیکی را با استفاده از تکنیک‌های طیف‌سنجی فوق سریع با استفاده از پالس‌های لیزری با هدف نمونه‌های سلول زنده برای مشاهده تغییرات سریع سلولی توسعه دادند.

به گفته نویسنده این مطالعه، تومی بایکی، این لیزرها از سلول های فتوسنتزی با سرعتی یک میلیون میلیارد برابر سریعتر از آیفون شما عکس می گیرند.

الکترونیک (کوانتومی) دنیای گیاهان بسیار دیدنی است و ما کاملاً انتظار نداشتیم که کار کند - اما واقعاً بسیار خوب کار کرد، این بدان معناست که ما ابزار جدیدی برای درک سلول ها داریم، یک کشف کلیدی توسط این تیم این است که الکترون های حیاتی برای فتوسنتز خیلی زودتر از آنچه قبلا تصور می شد از سلول ها استخراج می شوند.

ژانگ و همکارانش در تلاش بودند تا بفهمند مولکول‌های حلقه‌ای شکل به نام کینون چگونه می‌توانند الکترون‌ها را از فرآیند فتوسنتز بدزدند.

کینون ها می توانند الکترون ها را به راحتی بپذیرند و ببخشند. دانشمندان از طیف‌سنجی جذب گذرا فوق سریع برای مطالعه نحوه رفتار کینون‌ها در سیانوباکتری‌های فتوسنتزی در زمان واقعی استفاده کردند. در حالی که تلاش‌های زیادی برای دزدیدن به موقع الکترون‌ها از فتوسنتز صورت گرفته است، دستیابی به این امر امکان‌های هیجان‌انگیزی را برای سلول‌های فتوسنتزی باز می‌کند.

جنی ژانگ، نویسنده این مطالعه در ایمیلی به Earther گفت و اجزای آنها می توانند به عنوان کاتالیزورهای خودسازنده و خود ترمیم شونده ای عمل کنند که توسط سیستم های مصنوعی قابل تکرار نیستند.

ژانگ افزود، عارضه تا کنون این بوده است که محققان نتوانسته‌اند ببینند کجا وسایل الکترونیکی از درون سلول‌ها به سرقت می‌رود. اگر این کمی بیزانسی و بدبین به نظر می رسد، نکته مهم در اینجا این است که این کشف یک تغییر بالقوه بازی با طیف وسیعی از کاربردهای آینده است، از سوخت های زیستی گرفته تا توسعه محصولات کارآمدتر، که می تواند رقابت سوخت های زیستی آینده را بهبود بخشد.

علاوه بر این، دانشمندان در حال مطالعه این بوده اند که چگونه می توان از فتوسنتز برای مقابله با بحران آب و هوا، با تقلید از فرآیندهای فتوسنتزی برای تولید سوخت های پاک فقط از نور خورشید و آب استفاده کرد.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.