Härmar fotosyntesen

Genmodifierade blågröna alger, nybyggda molekyler och solceller som härmar naturens och växternas metod att ta tillvara solenergi genom fotosyntes.
Kan det vara lösningen på framtidens energigåta?

Nästa generation solenergiteknik baserad på energiutvinning genom artificiell fotosyntes har potential att revolutionera hela den globala energiförsörjningen.

Varje dag strålar enorma mängder solenergi in över jorden.
Inflödet är 10 000 gånger större än den mängd energi som mänskligheten använder i form av fossila bränslen.
Den solenergi som tas emot och omvandlas genom naturens fotosyntes uppgår till tio miljoner terawattimmar varje år. Motsvarande tio miljoner kärnkraftverk av den storlek vi har i Sverige.
En effektiv modell för energiutvinning som forskarna hoppas kunna tillvarata genom att utveckla olika tekniker för artificiell fotosyntes.
Det finns flera lovande metoder för att utvinna miljövänlig energi genom att efterlikna naturens och de gröna växternas sätt att utvinna och lagra energi ur soljus.
Ett område är utvecklingen av en tredje generation nanokristallina solceller. Solceller som ibland också kallas ”Det konstgjorda lövet” - eller Grätzelceller efter uppfinnaren.
Grätzelcellerna är fotoelektrokemiska solceller som består av ett poröst halvledamaterial som är indränkt i ett ljusabsorberande färgämne, en motelektrod och en elektrolyt.
Konstruktionen har hämtat inspiration från växternas fotosyntes och färgämnets uppgift kan liknas vid klorofyllets funktion för att tillvarata solenergin.
En stor gren av forskningen inom området koncentrerar sig också på att hitta metoder för att sönderdela vatten till syrgas och miljövänlig vätgas med hjälp av solljus och artificiell fotosyntes.
Vätgas som skulle kunna användas som fordonsbränsle eller för att driva en generator som producerar el. Ett annat alternativ kan vara att driva bränsleceller som producerar el på kemisk väg. Restprodukten skulle bara bli vatten.
Sverige ligger långt framme inom området och vid Ångströmslaboratoritet i Uppsala är några av världens främsta solenergiforskare just nu i full färd med att bilda nordens största forskningscenter kring artificiell fotosyntes.
- Det är en teknik som kan ha potential att klara av ekvationen med ett starkt växande energibehov, samtidigt som vi måste värna om miljön, säger Ann Magnuson, biokemist och forskare vid Ångströmslaboratoriet.
Forskarna vid det nybilade centret arbetar inom ett brett fält från molekylär biologi, biokemi och synteskemi till fysikalisk kemi.
En grupp arbetar med levande cyranobakterier - en slags alg - för att förändra deras metabolism på genetisk nivå så att de bildar vätgas utan samtidig egen konsumtion.
En annan grupp studerar fotosyntesens mekanismer på biokemisk nivå och en tredje grupp arbetar med att syntetisera komplexa molekyler som behövs för att härma växternas naturliga fotosyntes.
Hittills har forsknings- och utvecklingssatsningen inom området kostat en bra bit över 200 miljoner kronor.
Området är intressant och nya pengar är på väg - inte bara från staten och energimyndigheten utan också från intresserade forskningsstiftelser och företag.
Potentialen för den nya tekniken är enorm.
Marknaden för solceller omsätter idag drygt 10 miljarder kronor på årsbasis och bedöms växa till 1000 miljarder inom 20 år. Den framtida marknaden för produktion av vätgas genom artificiell fotosyntes förväntas kunna bli mångdubbelt större.
Det är dock långt kvar innan forskningen kan ta sig ur laboratoriemiljön.
Den grundläggande forskningen om artificiell fotosyntes och vätgasproduktion beräknas ta ytterligare 5-10 år eller mer. Och om utvecklingen blir lyckad kan det ändå ta ytterligare 10 år innan tekniken kan utvecklas kommersiellt i större skala.

Pelle Oskarsson
Caliber Film & Reportage AB