kunstig fotosyntese

Kunstig fotosyntese er etterligninger av ulike delprosesser i naturlig fotosyntese. Hensikten er å fange og lagre solenergi i form av kjemisk energi i organiske molekyler, eller fotokatalytisk spalting av vann for å produsere protoner, elektroner, hydrogen og oksygen. Det overordnede målet er å erstatte energien som i dag kommer fra fossile karbonlagre (olje, gass og kull). Solenergi kan konverteres til elektrisk energi (med solceller), men kjemisk energi er mer anvendbar fordi den kan lagres og fraktes på andre måter. Kunstig fotosyntese kan benyttes til dette, men forskningsfeltet er relativt ungt og tverrfaglig, og mye gjenstår for å løse de ulike praktiske utfordringene.

Kunstig fotosyntese er basert på biomimetikk hvor biologiske prinsipper blir anvendt i teknologisk sammenheng. Kunstig fotosyntese kan drives i en kombinasjon mellom lysabsorberende systemer som silisiumbaserte solceller, porfyriner og andre fotosensitiserende stoffer som skal etterligne klorofyll, samt katalysatorer og spesielle bakterier og enzymer. Den enkleste form for fotokjemisk reduksjon som etterligner den naturlige er reduksjon av karbondioksid til karbonmonoksid (CO), med håp om å kunne lage andre reduserte karbonforbindelser som formaldehyd og metanol.

Kunstige systemer for oksidasjon av vann blir dyre hvis de skal basere seg på katalysatorer av kostbare og sjeldne grunnstoffer som ruthenium og rhenium, og man søker også etter NADPH-inspirerte stoffer. Selv om det er teknologioptimisme har det vist seg å være kostnadseffektivt vanskelig å imitere og etterligne lysabsorbsjon og vannspaltingen tilknyttet tylakoidmembranene og CO₂-reduksjonen i stroma i kloroplastene, med alle sine proteinkomplekser og enzymer, raffinert og selektert gjennom evolusjonen i mange hundre millioner år. Det er noen av de samme vanskelighetene man opplever i forsøket å etterligne biologisk nitrogenfiksering.