תגלית משמעותית של חוקרים מ-MIT תוכל לחולל מהפכה בתחום האנרגיה הסולארית * החוקרים ניסו לחקות את תהליך הפוטוסינתיזה בצמחים
בזינוק מהפכני שיוכל לקדם את האנרגיה הסולארית מחלופה שולית למקור אנרגיה עיקרי, חוקרים מ- MIT הצליחו להתגבר על מחסום מרכזי לקבלת אנרגיה סולארית בקנה-מידה נרחב: אחסון אנרגיה שמישה כאשר השמש אינה זורחת.
עד היום, אנרגיה סולארית הייתה מקור אנרגיה בשעות היום בלבד, מכיוון שאחסון יתרת האנרגיה לשימוש מאוחר יותר היה יקר מדי ובלתי-יעיל. החוקרים מ- MIT מצאו שיטה פשוטה, בלתי-יקרה ויעילה מאוד לאחסון אנרגיה סולארית.
תוך שימוש בחומרים טבעיים בלתי-רעילים ונפוצים בלבד, תגלית זו תוכל לפתוח אופקים חדשים לניצול מקור האנרגיה הלא-פחמני העצמתי ביותר – השמש. "זהו היעד אותו חיפשנו מזה שנים רבות," אומר הפרופסור לאנרגיה Daniel Nocera מ- MIT וכותב המאמר המתאר את המחקר בכתב-העת Science. "אנרגיה סולארית הייתה תמיד מוגבלת ופיתרון מרוחק ביותר. עתה, אנו יכולים לחשוב ברצינות על סוג האנרגיה הזה כבלתי-מוגבל ובמהרה."
תוך קבלת השראה מתהליך הפוטוסינתזה המתבצע בטבע בצמחים ירוקים, החוקרים פיתחו תהליך חסר-תקדים אשר יאפשר לנצל את אנרגיית השמש לביקוע מים למרכיביו היסודיים – מימן וחמצן גזיים. בשלב הבא, גזים אלו יכולים להגיב יחדיו בתא דלק ליצירת חשמל, שלא מבוסס על חומרים פחמניים, ואשר יספק אנרגיה לבית או לרכב חשמלי, ביום ובלילה.
רכיב המפתח בתהליך חדש זה הינו קטליזאטור (זרז) חדשני המייצר חמצן גזי ממים; זרז נוסף מייצר את גז המימן. הזרז החדש מורכב מהמתכת קובלט, מקבוצת זרחה (פוספאט) ואלקטרודה, הממוקמים במים. כאשר חשמל – מתא שמש, מטורבינת רוח או מכל מקור אחר – עובר באלקטרודה, הזרז מייצר שכבה דקיקה על האלקטרודה וחמצן גזי מופק בעקבות כך. בשילוב עם זרז נוסף, כדוגמת פלטינה, המסוגל לייצר מימן ממים, המערכת מסוגלת לחקות את תגובת פירוק המים המתרחשת במהלך הפוטוסינתזה.
הזרז החדש פועל בטמפרטורת החדר, בתנאי pH נייטרלים של מים וקל לשימוש, טוען החוקר הראשי. "זו הסיבה בגינה אני יודע שהמערכת תצליח – היא פשוטה ליישום," הוא אומר.
לקרני-השמש יש את היכולת הגבוהה ביותר להוות מקור אנרגיה לשם פיתרון בעיות האנרגיה העולמיות, אומר החוקר. בשעה אחת בלבד יש כמות מספקת של קרני-שמש המגיעים לכדור הארץ שתוכל לספק את מכלול האנרגיה הדרושה לכל המפעלים בעולם למשך שנה שלמה.
חוקרים בתחום הצהירו כי השיטה החדשה מהווה זינוק אדיר לעבר ייצור אנרגיה נקייה בכמות גדולה ושאינה מבוססת על דלקים פחמניים. "זוהי תגלית משמעותית ביותר ובעלת השלכות עצומות על ההתפתחות העתידית של האנושות," אומר חוקר בתחום. "לא ניתן להפריז בחשיבות תגליתם כיוון שהיא פותחת צוהר לפיתוח טכנולוגיות חדשות לייצור אנרגיה ומפחיתה את התלות השלנו בדלקים מאובניים (נפט וגז טבעי) וכן מסייעת בפתרון בעיית ההתחממות האקלימית בימינו." התקני פרוק מים חשמליים נוכחיים, אשר מבקעים מים באמצעות חשמל למימן וחמצן, אומנם משמשים היום בתעשייה, אך אינם מתאימים למערכות פוטוסינתזה מלאכותיות בשל מחירם הגבוה ודרישתם לסביבה בסיסית מאוד שאינה מתקרבת כלל לסביבה האמיתית בה מתרחשת הפוטוסינתזה.
אומנם יש צורך בעבודה הנדסית נוספת לשם מיזוג התגלית המדעית לתוך מערכות פוטו-חשמליות קיימות, אך החוקר הראשי בטוח כי מערכות כאלו אכן יהפכו למציאות קרובה. "זוהי רק ההתחלה," הוא טוען, "הקהילייה המדעית אכן תפנה לשימוש בתגלית זו."
החוקר מקווה כי תוך עשור אנשים פרטיים יוכלו לספק אנרגיה לבתיהם באמצעות קרני-שמש בשעות היום ע"י תאים פוטו-חשמליים, בעוד יתרת האנרגיה הסולארית תופנה לייצור מימן וחמצן ושימושו בתא דלק ליצירת אנרגיה לשעות הלילה. חשמל, המובל לצרכנים ע"י כבלים, יוכל להפוך אז לנחלת העבר.