Wetenschappers hebben een molecuul ontwikkeld dat licht om kan zetten in energie. De vondst wordt gezien als een belangrijke stap naar een groenere toekomst.
Het is zo’n onderwerp waar de meeste mensen wel iets over leerden bij biologie middelbare school: fotosynthese. Dat is het proces waarbij planten licht en koolstofdioxide omzetten naar zuurstof en energie – vaak in de vorm van koolhydraten. Door deze manier van zuurstofproductie kon het leven op aarde uiteindelijk grotere vormen aannemen. Voor de volledigheid: ook ons lichaam gebruikt zuurstof en geeft koolstofdioxide terug, waardoor we de cirkel rond is.
Onderzoekers uit Zwitserland hebben nu een molecuul gebouwd dat ook licht om kan zetten in energie. Oliver Wenger, betrokken bij het onderzoek, zegt: “we hopen dat dit molecuul ons kan helpen om bij te dragen aan nieuwe mogelijkheden voor een groene toekomst.” De resultaten van het onderzoek zijn te vinden in Nature Chemistry.
Lichtflitsen
Het molecuul bestaat uit vijf onderdelen die allemaal een eigen functie hebben. Aan de ene kant van het molecuul zitten twee onderdelen die elektronen los kunnen laten, waardoor ze positief geladen worden. Aan de andere kant van het molecuul zitten twee onderdelen die elk een elektron op kunnen nemen, waardoor ze negatief geladen worden. In het midden van het molecuul zit een onderdeel dat reageert op licht en hiermee reactie in gang kan zetten. Op deze manier kan het molecuul twee positieve en twee negatieve ladingen vasthouden.
De onderzoekers testten dit door het molecuul twee keer bloot te stellen aan een lichtflits. Na de eerste flits verplaatste een elektron zich naar de uiterste punt van het molecuul. Bij de tweede flits gebeurde hetzelfde opnieuw.
Teamlid Mathis Brändlin zegt: “deze stapsgewijze aanpak betekent dat het ook mogelijk is om licht te gebruiken dat aanzienlijk zwakker is.” Voorheen was er een extreem sterke laser nodig om de reactie op te wekken. Brändlin: “inmiddels is een intensiteit nodig die meer lijkt op die van zonlicht. Daarnaast blijft de lading in het molecuul stabiel genoeg dat er hierna verdere chemische reacties mee te starten.”
Betere brandstof
De onderzoekers benadrukken dat het molecuul slechts één onderdeel vormt van een groter geheel. Het kan dus geen zuurstof of koolhydraten produceren. Kamerplanten hoeven voorlopig niets te vrezen.
Wel zien de wetenschappers veel duurzame toepassingen. Zo zou het molecuul in de toekomst kunnen helpen bij de productie van klimaatneutrale brandstoffen, zoals waterstof, methanol en synthetische brandstoffen. Bij de verbranding daarvan komt net zoveel koolstofdioxide vrij als tijdens de productie wordt opgenomen. Dat zou betekenen dat zulke brandstoffen in principe volledig klimaatneutraal zijn.
Nu we het toch over fotosynthese hebben: in 2021 wisten wetenschappers dit bijzondere proces te gebruiken om kikkervisjes te laten ademen door algen in hun bloedbaan te injecteren. Helaas is er ook de afgelopen jaren ook minder vrolijk nieuws geweest omtrent fotosynthese. Zo waarschuwden wetenschappers in 2023 dat bladeren mogelijk te veel opwarmen door de klimaatverandering. Uit het bijbehorende onderzoek blijkt dat het vermogen van bladeren om te fotosynthetiseren begint te sputteren bij temperaturen boven de 46,7 graden Celsius.
