W ciągu tylko jednej godziny do Ziemi dociera ze Słońca tyle energii, ile zużywamy przez cały rok. Nie potrafimy jednak z niej skorzystać - cały czas nasza cywilizacja opiera się na paliwach kopalnych, których zasoby się wyczerpują, a spalanie zatruwa atmosferę. Paliwa kopalne też są formą energii słonecznej - przetworzonej najpierw przez pradawne rośliny, a potem przez procesy geologiczne - ale bardzo mało efektywną. Bezpośrednie wykorzystanie promieni słonecznych to święty Graal współczesnej energetyki.

Wydawało się, że został znaleziony, gdy powstały ogniwa fotowoltaiczne (czyli baterie słoneczne). Na razie jednak nie spełniają pokładanych w nich nadziei. Są zbyt drogie, by można je było stosować na wielką skalę. Problem stanowi też magazynowanie energii, która powstaje w dzień, ale jest potrzebna głównie po zmroku; akumulatory do baterii słonecznych zajmują dużo miejsca, ich produkcja i utylizacja to obciążenie dla środowiska.

A dlaczego by nie zainspirować się fotosyntezą - wynalazkiem opracowanym przez ewolucję miliardy lat temu? Zbudowanie urządzeń zdolnych do przeprowadzenia sztucznej fotosyntezy pozwoliłoby nam - wzorem roślin - wykorzystywać energię słoneczną na masową skalę.

Prąd kontra paliwo

Rośliny produkują w czasie fotosyntezy glukozę - uniwersalne „paliwo” dla komórek. Kluczową rolę w tym procesie odgrywa światłoczuły barwnik - chlorofil. Pochłania on fotony ze światła widzialnego, które wymuszają ruch elektronów w jego strukturze. Chlorofil wykorzystuje to, by rozszczepić cząsteczkę wody na tlen i jony wodorowe. Te drugie są potem wykorzystywane w trakcie skomplikowanych reakcji (w których bierze udział m.in. dwutlenek węgla) do wytworzenia glukozy.

Naukowcy nie próbują po prostu skopiować tego procesu. Raz, że byłoby to technicznie niewykonalne przy dzisiejszym poziomie wiedzy, a dwa, że dla naszych zastosowań glukoza jest mało wygodnym paliwem.

Drzewa kodują dzieje poszczególnych gatunków w liściach. Po ich budowie możemy poznać, w jakich warunkach ewoluowały.

Dlatego badacze wpadli na wygodniejsze rozwiązanie, zwane sztucznym liściem. Pracują nad nim laboratoria na całym świecie. Europa prowadzi międzynarodowy projekt EuroSolarFuels, w USA powstało konsorcjum Joint Center for Artificial Photosynthesis, skupiające wiodące ośrodki naukowe. W pracach tych swój udział mają też polscy uczeni. „Aby ujarzmić słoneczną energię, najlepiej jest zgromadzić ją w postaci chemicznych wiązań w paliwie” - mówi prof. Joanna Kargul, kierownik Laboratorium Paliw Słonecznych na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego, które uczestniczy w programie EuroSolarFuels.