Berbagai upaya dalam pencarian menemukan cara-cara baru untuk memanfaatkan tenaga surya telah mengambil langkah maju setelah para peneliti berhasil mengurai air menjadi hidrogen dan oksigen dengan merekayasa mesin fotosintesis pada tumbuhan.
Fotosintesis adalah proses yang digunakan tanaman untuk mengubah sinar matahari menjadi energi. Oksigen diproduksi sebagai produk sampingan dari fotosintesis ketika air yang diserap oleh tanaman ‘terurai’. Ini adalah salah satu reaksi paling penting di planet ini karena merupakan sumber dari hampir semua ketersediaan oksigen dunia. Hidrogen yang dihasilkan saat air terurai berpotensi menjadi sumber energi terbarukan yang hijau dan tidak terbatas.
Sebuah studi baru, yang dipimpin oleh akademisi di St John’s College, University of Cambridge, menggunakan fotosintesis semi-buatan untuk mengeksplorasi cara-cara baru untuk memproduksi dan menyimpan energi matahari. Mereka menggunakan sinar matahari alami untuk mengubah air menjadi hidrogen dan oksigen menggunakan campuran komponen biologis dan teknologi buatan manusia.
Penelitian ini sekarang dapat digunakan untuk merevolusi sistem yang digunakan untuk produksi energi terbarukan. Sebuah makalah baru, yang diterbitkan di Nature Energy, menguraikan bagaimana para akademisi di Reisner Laboratory di Cambridge mengembangkan platform mereka untuk mencapai penguraian air yang ditenagai oleh matahari tanpa menggunakan bantuan energi lainnya.
Metode mereka juga berhasil menyerap lebih banyak cahaya matahari daripada fotosintesis alami.
Katarzyna Sokół, penulis pertama dari John’s College, mengatakan: “Fotosintesis alami tidak efisien karena telah berevolusi hanya untuk bertahan hidup sehingga membuat jumlah minimal energi yang dibutuhkan – sekitar 1-2 persen dari apa yang bisa berpotensi mengkonversi dan menyimpan. ”
Fotosintesis buatan telah ada selama beberapa dekade tetapi belum berhasil digunakan untuk menciptakan energi terbarukan karena bergantung pada penggunaan katalis, yang seringkali mahal dan beracun sehingga belum bisa digunakan untuk meningkatkan temuan ke skala industri.
Penelitian Cambridge adalah bagian dari bidang yang muncul dari fotosintesis semi buatan yang bertujuan untuk mengatasi keterbatasan fotosintesis buatan dengan menggunakan enzim untuk menciptakan reaksi yang diinginkan.
Sokół dan tim peneliti tidak hanya meningkatkan jumlah energi yang diproduksi dan disimpan, mereka juga berhasil mengaktifkan kembali suatu proses pada alga yang telah mati selama ribuan tahun.
Dia menjelaskan: “Hidrogenase adalah enzim yang ada dalam alga yang mampu mereduksi proton menjadi hidrogen. Selama evolusi, proses ini telah dinonaktifkan karena tidak diperlukan untuk bertahan hidup tetapi kita berhasil mengelola untuk melewati ketidakaktifan untuk mencapai reaksi yang kita inginkan – menguarai air menjadi hidrogen dan oksigen. ”
Sokół berharap temuannya akan memungkinkan sistem model baru yang inovatif untuk mengkonversi energi matahari untuk dikembangkan.
Model ini adalah yang pertama berhasil menggunakan hidrogenase dan fotosistem II untuk membuat fotosintesis semi buatan yang digerakkan murni oleh tenaga matahari.
Dr Erwin Reisner, Kepala Reisner Laboratory, dari St John’s College, University of Cambridge, dan salah satu penulis makalah menggambarkan penelitian ini sebagai ‘tonggak sejarah’.
Dia menjelaskan: “Pekerjaan ini mengatasi banyak tantangan sulit yang terkait dengan integrasi komponen biologis dan organik menjadi bahan anorganik untuk perakitan perangkat semi buatan dan membuka kotak peralatan untuk mengembangkan sistem masa depan untuk konversi energi surya. “
