Pressmeddelande från informationsenheten vid Lunds universitet
Britta Collberg, 046-222 31 58,               98-09-17

Britta.Collberg@info.lu.se

Vatten, vind, olja eller kärnkraft?
Fotosyntes kan bli nytt alternativ

Växtcellen är en oerhört effektiv energiproducent. Om vi kunde efterlikna den skulle kanske jordens energiförsörjning kunna tryggas. Det molekylära maskineriet när solljus omvandlas till kemiskt bunden energi - fotosyntesen - har studerats i decennier och hoppet att på konstgjord väg efterlikna det växer. Ett nytt steg på vägen mot artificiell fotosyntes har nu tagits på Kemicentrum vid Lunds universitet.


Fotosyntesen är basen för allt liv på jorden. Växterna, algerna och vissa bakterier tar upp soljus, vatten och koldioxid och avger syre. Syret är från växtens synpunkt en avfallsprodukt men för djur och människor är det en livsnödvändighet. Den energi som växterna utvinner lagras i kemisk form och används för deras tillväxt och fortplantning.
- Varje år produceras 200 miljarder ton biomassa på jorden, säger Ann Magnuson vid avdelningen för biokemi på Kemicentrum i Lund. Omräknat i energi motsvarar det en miljon terawattimmar. Men dessutom måste växterna också ha energi för att klara sin kontinuerliga ämnesomsättning. Om man tar hänsyn till detta kommer man fram till att fotosyntesen i själva verket producerar tio miljoner terawattimmar. Det skulle krävas tio miljoner kärnkraftverk av den storlek vi har i Sverige för att producera lika mycket energi!
Fotosyntesen sker i mikroskopiskt små kroppar i cellen kallade kloroplaster. Kloroplasterna innehåller membran, och i membranen finns själva "strömbrytaren" som startar fotosyntesen när den träffas av ljus: klorofyll. Klorofyll avger negativt laddade elektroner som driver uppbyggnaden av ATP, en molekyl där energin lagras som i ett batteri. Men för att processen inte ska avstanna måste klorofyllmolekylerna ständigt matas med nya elektroner. Det sker genom att vattenmolekyler binds i ett komplex vars huvuddel består av mangan. Med hjälp av aminosyran tyrosin spjälkas vattnet. Det är då syret avges. Men i processen frigörs också elektroner som går vidare till klorofyllmolekylen. Genom att utnyttja vatten som elektronkälla har växterna fått tillgång till en outtömlig energiresurs. Om processen kan efterliknas blir det alltså möjligt att producera bränsle från vatten och solljus.
- Man har i detalj studerat fotosyntesen i flera decennier. Vi vet hur det går till när energin produceras och binds. Men vi vet ännu inte hur mangankomplexet fungerar. Det har jag undersökt i min forskning. Jag har också visat att det går att få konstgjorda mangankomplex att fungera i ett artificiellt system, berättar Ann Magnuson som nu sammanställt sina resultat i en doktorsavhandling.
Från avdelningen för biokemi koordineras Konsortiet för artificiell fotosyntes, en organisation där också forskargrupper vid Uppsala universitet och KTH i Stockholm ingår. Forskarna vid KTH använder metallen rutenium i stället för klorofyll i ett artificiellt system; man söker ju hela tiden efter robusta komponenter som klarar sig i den tekniska laboratoriemiljön. Hittills har det inte funnits någon användning för rutenium; det har varit en restprodukt vid renframställningen av platina. Men nu har ämnet blivit intressant i elproduktion med solceller baserade på halvledare. Den typen av solcell skall dock inte förväxlas med den artificiella fotosyntesprocessen varvid man producerar bränse med hjälp av solenergi.
I Paris har forskare byggt upp ett enklare mangankomplex än det som finns i kloroplasterna. Ann Magnuson har kopplat ihop rutenium och tyrosin med detta mangankomplex och visat att systemet fungerar. Det producerar inte bara fria elektroner; ruteniummolekylerna tillförs också hela tiden nya elektroner från mangankomplexet - precis som i den naturliga fotosyntesen.
Ann Magnuson är optimistisk. Hon tror att bränsle från artificiell fotosyntes i en nära framtid kan bli en miljövänlig och förnyelsebar energikälla som praktiskt kan utnyttjas i samhället.
- Inom en tioårsperiod tror jag att vi kommer att ha ett konstgjort system som fungerar tillfredsställande och som kan vidareutvecklas och skalas upp för industriellt bruk, säger hon.

Ann Magnuson kan nås på tel 046-222 01 06 eller 12 23 64. Hon disputerar torsdagen den 24 september. Hennes doktorsavhandling heter Electron Donor Systems in Natural and Artificial Photosynthesis.


Pressmeddelanden, index | Informationsenhetens hemsida | Lunds universitets hemsida
Webmaster@info.lu.se
1998-09-17