ปัจจุบันพลังงานจากแสงอาทิตย์เริ่มเข้ามามีบทบาทต่อมนุษย์มากขึ้น จากเดิมที่ถูกมองว่าเป็นแหล่งพลังงานทางเลือก เริ่มกลายมาเป็นพลังงานกระแสหลักที่สำคัญ แต่อุปสรรคที่สำคัญก็คือ ทำอย่างไรให้สามารถใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ได้ตลอดเวลา แม้ในเวลาที่ไม่มีแสงอาทิตย์เลย

จนถึงปัจจุบัน พลังงานแสงอาทิตย์ยังสามารถใช้ได้เฉพาะช่วงเวลากลางวันเท่านั้น เพราะว่าการเก็บพลังงานที่ได้จากแสงอาทิตย์เพื่อใช้ในภายหลังนั้น มีราคาแพงและไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควร

นักวิจัยจาก MIT ได้ประกาศความสำเร็จในการพัฒนากระบวนการ สำหรับเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ใช้งาน ซึ่งมีประสิทธิภาพสูง, ราคาไม่แพง และไม่ยุ่งยากซับซ้อน

ด้วยการได้รับแรงบันดาลใจจากกระบวนการสังเคราะห์แสง นักวิจัยได้ทำการพัฒนากระบวนการที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน ซึ่งสามารถทำให้พลังงานจากดวงอาทิตย์ ทำการแยกน้ำออกเป็นก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซออกซิเจน หลังจากนั้นไฮโดรเจนและออกซิเจน สามารถรวมตัวกันในเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นตอนกลางวันหรือตอนกลางคืน

กุญแจสำคัญที่ทำให้กระบวนการที่ฟังดูเหมือนเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ สามารถเกิดขึ้นได้จริง ก็คือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งสามารถสร้างก๊าซออกซิเจนจากน้ำ ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวอื่นจะสร้างก๊าซไฮโดรเจน ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่นี้สร้างขึ้นจาก โคบอลต์, ฟอสฟอรัส และอิเล็กโทรด วางอยู่ในน้ำ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานอื่นป้อนให้กับอิเล็กโทรด โคบอลต์และฟอสฟอรัสที่อยู่บนอิเล็กโทรด จะผลิตออกซิเจนออกมา และด้วยการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวอื่นร่วมด้วย เช่น แพลตินัม ทำให้สามารถสร้างไฮโดรเจนจากน้ำได้ ซึ่งกระบวนการนี้เป็นการเลียนแบบ กระบวนการแยกน้ำซึ่งเกิดขึ้นในการสังเคราะห์แสง

ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่นี้ สามารถทำงานได้ที่อุณภูมิห้อง ในน้ำที่มีค่า pH เป็นกลาง และง่ายในการติดตั้ง

แสงอาทิตย์ถือเป็นแหล่งพลังงานที่ยอดเยี่ยมในการแก้ปัญหาพลังงานโลก ในระยะเวลาเพียงหนึ่งชั่วโมง แสงอาทิตย์สามารถให้พลังงาน เทียบเท่ากับพลังงานที่มนุษย์ใช้กันทั้งหมดในระยะเวลาเพียงหนึ่งปี

James Barber ผู้ำเชี่ยวชาญในการศึกษากระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช ได้ให้ความเห็นว่า กระบวนการที่พัฒนาขึ้นมาใหม่นี้ ถือเป็นก้าวกระโดดในการสร้างพลังงานสะอาดในปริมาณมาก และถือเป็นเป็นความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติ

Ernst Chain ศาสตราจารย์ด้านชีวเคมีของ Imperial College มีความเห็นว่า การค้นพบครั้งนี้เป็นการเปิดประตูไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ สำหรับการผลิตพลังงาน, ลดการใช้งานเชื้อเพลิงฟอสซิล และช่วยแก้ปัญหาโลกร้อน

กระบวนการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน ไม่เหมาะสมหรับกระบวนการสังเคราะห์แสงเทียม เนื่องจากมีราคาแพง, มีขั้นตอนยุ่งยาก และต้องการสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม

อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ยังอยู่ในขั้นเริ่มต้น ซึ่งยังต้องใช้ความรู้ทางวิศวกรรมอีกมากมาก ในการปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ทางนักวิจัยหวังว่าในอนาคต บ้านเรือนแต่ละหลังจะใช้พลังงานในตอนกลางวันที่มาจากแสงอาทิตย์ ในขณะที่พลังงานแสงอาิทิตย์ที่เหลือจะถูกนำไปใช้ในการแยก ไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจาำกน้ำ เพื่อที่จะนำมาป้อนให้กับเซลล์เชื้อเพลิงในเวลากลางคืน

ที่มา - Physorg

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอิลินอยส์ (Illinois University) ประสบความสำเร็จในการพัฒนา แบบจำลองในการสังเคราะห์แสง ซึ่งถือเป็นแบบจำลองแรก ที่สามารถจำลองขั้นตอนในการสังเคราะห์แสงได้ทั้งหมด
การสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) เป็นการเปลีย่นพลังงานจากแสงอาทิตย์ ให้กลายเป็นพลังงานเคมี ซึ่งสามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด เช่น พืช, สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิด

ในการสังเคราะห์แสงของพืช เกี่ยวพันกับการเกิดปฏิกิริยาเคมีหลายชนิด ซึ่งต้องการ เอนไซม์ของโปรตีนจำนวนหนึ่ง และองค์ประกอบทางเคมีอีกหลายชนิด ซึ่งการสังเคราะห์แสงส่วนใหญ่ จะเกิดขึ้นที่ใบของพืช

เราไม่สามารถใช้การทดลองจำนวนมาก มาใช้วิเคราะห์ขั้นตอนการสังเคราะห์แสงทั้งหมดได้ เนื่องจากมีโปรตีนกว่า 100 ชนิดที่เกี่ยวข้อง การทดสอบโปรตีนแต่ละตัว ต้องใช้เวลาและเงินเป็นจำนวนมาก

นักวิจัยจึงสร้างแบบจำลองในการสังคราะห์แสงขึ้นมา ซึ่งสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมได้ ซึ่งแบบจำลองดังกล่าวมีความซับซ้อนในการคำนวณมาก จนถึงขั้นต้องใช้ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ในการประมวลผล

จากแบบจำลองที่ซับซ้อน ทำให้นักวิจัยสามารถทดสอบการเพิ่มประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ โดยสมมุติให้ปริมาณไนโตรเจนคงที่ แล้วให้แบบจำลองค้นหาโปรตีน ที่มีผลต่อการเพิ่มผลผลิตที่ได้จากการสังคราะห์แสง ซึ่งจากแบบจำลอง นักวิจัยค้นพบว่าการเพิ่มโปรตีนบางชนิด ทำให้ผลิตที่ได้จากการสังเคราะห์แสงมีปริมาณมากขึ้น

ที่มา - ScienceDaily