Konstgjord fotosyntes ska producera vätgas för framtiden
Det ökade intresset för vätgas som framtida energikälla har inneburit flera förslag på hur det energirika bränslet ska framställas.
Konsortiet för artificiell fotosyntes som bildades 1994 vill använda sol, vatten, och en lämplig katalysator för att på så sätt efterlikna den naturliga fotosyntesen där solenergi och vatten omvandlas till kemisk energi i form av kolhydrater. När processen att splittra vatten till sina beståndsdelar lyckas med enbart solen som energikälla kan den bildade vätgasen kombineras med syrgas och därmed frigöra den lagrade energin. Olof Johansson vid Institutionen för organisk kemi, Stockholms universitet, har syntetiserat och studerat egenskaperna hos ett antal supramolekylära system baserat på grundämnet rutenium, system som kan efterlikna en del av de processer som ligger till grund för den naturliga fotosyntesen.
En av de viktigaste processerna i naturen är den fotokemiska splittringen av vatten till syrgas (O2) samt protoner (H+) och elektroner. Denna process utförs i ett proteinkomplex som kallas Fotosystem II som finns i gröna växter, alger, och cyanobakterier. Solljuset absorberas av klorofyll som skickar iväg en elektron i en elektrontransportkedja. Därmed har solenergin lagrats i ett laddningsseparerat tillstånd som sen används för bildandet av kolhydrater. Klorofyll-molekylen får sen tillbaka en elektron från ett närliggande mangan-kluster. Efter att fyra elektroner förts bort från mangan-klustret bildas syrgas från två molekyler vatten och hela processen kan upprepas.
Konsortiet för artificiell fotosyntes har efterliknat elektrontransporten från ett mangan-kluster till ett ljusabsorberande ämne, ett rutenium komplex. Målet är att kunna upprepa denna elektrontransport fyra gånger följt av splittring av vatten, precis som i naturliga fotosyntesen. Olof Johansson har utvecklat detta ytterligare genom att binda in komponenter som kan ta emot elektronerna från rutenium komplexet, elektroner som i ett senare skede ska användas till att skapa vätgas.
Doktorsavhandlingens titel: Ruthenium(II) Polypyridyl Complexes. Applications in Artificial Photosynthesis.
Olof Johansson kan nås på telefon 08-16 24 86, olof.johansson@organ.su.se
