Doğada Fotosentez Yapabilen Yapay Yapraklar
Günümüzde sera gazlarının etkisiyle artan karbondioksit gazı miktarı iklim değişikliği gibi çevre sorunlarını da beraberinde getiriyor. Dünyadaki bitki popülasyonu ve diğer fotosentez yapabilen canlılar ise bu artışı durdurmaya yetmiyor.
Chicago Illinois Üniversitesi’nden iki araştırmacı artan karbondioksit miktarını azaltmak için karbondioksitin karbonmonoksite çevrildiği yeni bir yöntem geliştirdi. Sonuçları ACS Sustainable Chemistry & Engineering dergisinde yayımlanan çalışmada, laboratuvar ortamında geliştirilen yapay yaprakların doğal ortamda da fotosentez yapabilmesi sağlandı.
Doğadaki bitkiler güneş ışığını kullanarak karbondioksit (CO) ve suyu (HO) oksijen (O) ve besine çevirir.
Son teknolojiyle geliştirilen yapay yapraklar laboratuvar ortamında tanklarda bulunan saf ve basınçlı karbondioksiti kullanarak fotosentez yapabiliyor. Bunun sonucunda karbondioksit, karbonmonoksit ve oksijene çevriliyor. Fakat bu yapraklarda doğal yapraklardaki gibi gaz alışverişini sağlayan gözenekler bulunmadığından havadaki karbondioksiti diğer gazlardan ayrıştırıp fotosentez için doğrudan kullanamıyorlar. Araştırmacılar bu soruna yönelik de bir çözüm geliştirdi.
Bitkiler yapraklarındaki gözenekleri kullanarak havadan karbondioksit gazını alırlar. Bu gözeneklere stoma adı verilir.
Geliştirilen yöntemde yapay yapraklar içi su ile dolu, karbon tutucu özellikte, amin (azot ve hidrojen atomundan oluşan organik bileşik) reçinesinden oluşan, yarı geçirgen bir zarla sarıldı. Amin grupları karbondioksitle tepkimeye girer ve bu şekilde havadaki karbondioksitin zara tutunmasını sağlarlar. Yapay stomalardan içeri giren karbondioksit yapay fotosistemde karbonmonoksite çevrilir. Güneş ışığıyla ısınan su buharlaşarak zardan dışarı çıktıkça yerine karbondioksit zardan içeri girer ve bu süreç devam eder.
Geçirgen zarla kaplanmış yapay yaprakların merkezinde fotosentez için gerekli enzimlerle kaplı, ışık emici, yapay fotosistem bulunur. Eksi yüklü zar ise yapay gözenek olarak kullanılır. Su molekülleri (beyaz ve kırmızı top) güneş ışığının etkisiyle buharlaştıkça yaprağın altından dışarı çıkar ve karbondioksit gazı (iki kırmızı ve bir siyah top) içeri alınır. Yapay yaprakların fotosentezi sonucu karbonmonoksit ve oksijen gazı (kırmızı top) açığa çıkar.
Doğal yapraklardan on kat daha verimli fotosentez yapabilen yapay yapraklar çevreye zararlı karbondioksiti karbonmonoksite çevirerek atmosferdeki karbondioksit miktarını azaltabiliyor. Aynı zamanda açığa çıkan karbonmonoksit tek başına ya da hidrojen gibi farklı gazlarla birlikte yakıt olarak kullanılabiliyor.