20.09.2013 Views

Framtidens Forskning - Stiftelsen för Strategisk Forskning

Framtidens Forskning - Stiftelsen för Strategisk Forskning

Framtidens Forskning - Stiftelsen för Strategisk Forskning

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

© NextMedia<br />

Artificiell fotosyntes visar vägen<br />

mot framtidens energi<br />

Solkraftens potential är i det närmaste oändlig och forskningen inom området<br />

går framåt med stormsteg. Resultat på KTH visar redan i dag början på<br />

tekniker som helt kan utvecklas vidare och lösa framtidens energi<strong>för</strong>sörjning.<br />

När professor i artificiell fotosyntes Licheng<br />

Sun inledde sin forskning kring<br />

solenergi <strong>för</strong> 20 år sedan hade han aldrig<br />

väntat sig att området<br />

skulle utvecklas i en sådan<br />

rasande fart. Den teknik och<br />

de metoder som i dag finns<br />

tillgängliga har banat väg <strong>för</strong><br />

banbrytande forskning kring<br />

solkraftens möjligheter. Suns<br />

arbete är fram<strong>för</strong> allt inriktat<br />

på artificiell fotosyntes och<br />

i nuläget är utmaningen att<br />

skapa tillräckligt bra katalysatorer<br />

<strong>för</strong> att på ett adekvat<br />

sätt kunna efterlikna naturlig fotosyntes.<br />

– De senaste 20-30 åren har forskare<br />

världen över kämpat <strong>för</strong> att skapa en<br />

bra molekylär katalysator. Knäckfrågan<br />

är inte att efterlikna naturlig fotosyntes,<br />

utan att få reaktionen att uppnå<br />

tillräckliga hastigheter. Det är <strong>för</strong>st de<br />

senaste åren som vi nått tillräckliga<br />

framgångar – <strong>för</strong> blott ett par år sedan<br />

Licheng Sun, professor i<br />

artificiell fotosyntes.<br />

En modell som <strong>för</strong>enklat visar hur artificiell fotosyntes fungerar.<br />

Illustration: Dr. Lele Duan<br />

var den högsta uppmätta hastigheten<br />

på oxidering av vatten till syrgas bara<br />

5 utbyten per sekund med vatten med<br />

pH-värde 8; i forskningen<br />

här på KTH har vi nyligen<br />

uppmätt hastigheter som är<br />

enormt mycket snabbare,<br />

hela 300 utbyten per sekund<br />

med pH-värde 1. Detta står<br />

i paritet med den hastighet<br />

som naturlig fotosyntes II<br />

har, nämligen max 400 reak-<br />

tioner per sekund. Det är ett<br />

enormt genombrott, berättar<br />

Sun.<br />

Fossila bränslen uttömliga<br />

I dagsläget baseras mer än 80 procent av<br />

energisystemet på fossila bränslen såsom<br />

olja, naturgas och kol. Mindre än 20 procent<br />

kommer från icke-C-baserade energikällor<br />

såsom kärnkraft, vattenkraft,<br />

vindkraft och solkraft, ett <strong>för</strong>hållande<br />

som i längden är ohållbart.<br />

– Huruvida fossila bränslen är orsaken<br />

till klimat<strong>för</strong>ändringar eller ej spelar<br />

egentligen ingen roll i det här sammanhanget<br />

– hur man än ser på världens energi<strong>för</strong>sörjning<br />

är dessa källor uttömliga<br />

och kommer inte att räcka i evighet. Hur<br />

möter vi en sådan utmaning? Som forskare<br />

kan man inte låta en sådan situation<br />

fortgå och då måste vi titta närmare på<br />

andra alternativ.<br />

Varje timme tar jorden emot solenergi<br />

i tillräckliga mängder <strong>för</strong> att <strong>för</strong>sörja<br />

hela jordens energibehov i ett helt år. Licheng<br />

Sun <strong>för</strong>klarar att om man kan utveckla<br />

en teknik som fångar upp bara en<br />

eller två procent på ett lämpligt sätt och<br />

till en rimlig kostnad, så kommer denna<br />

teknik att lösa energiproblemen helt.<br />

– Solen är en makalös kraftkälla och<br />

lyckas man tämja den till ens en bråkdel<br />

är det slut på koldioxidutsläpp, oro <strong>för</strong><br />

kärnkraftshaverier och luft<strong>för</strong>oreningar.<br />

Efterliknar fotosyntes<br />

Den forskning kring artificiell fotosyntes<br />

som Sun bedriver är ett led i att utveckla<br />

en dylik teknik. Han är övertygad om att<br />

hans arbete i framtiden kommer att generera<br />

ett giltigt alternativ <strong>för</strong> att ersätta<br />

befintliga energiproduktionstekniker.<br />

– Detta är nästa steg i vår energiproduktion<br />

och kan vi utveckla användbara metoder<br />

så kommer de utan svårighet att kunna<br />

ersätta fossila bränslen. Flaskhalsen inom<br />

artificiell fotosyntes har dock bland annat<br />

varit just problemet att skapa en effektiv<br />

katalysator som möjliggör vattenoxidationsreaktioner<br />

i höga hastigheter.<br />

i<br />

Annons<br />

33<br />

Under miljoner år har naturen omvandlat<br />

solenergi till biomassa i form av<br />

föda och växtnäring, men den effekt som<br />

växterna utvinner är låg. Artificiella versioner<br />

av denna process skulle potentiellt<br />

kunna ta tillvara många gånger mer än<br />

naturen kan.<br />

– Vi behöver inte ut<strong>för</strong>a exakt samma<br />

sak som naturen gör, utan bara efterlikna<br />

funktionen. I dag kan vi framkalla dessa<br />

reaktioner i vatten – nästa steg är att skapa<br />

ett maskineri som tillåter oss att göra<br />

det med hjälp av olika nano-material.<br />

Starka forskningsplattformar<br />

Licheng Sun arbetar redan med att utveckla<br />

en sådan apparat och har stort<br />

utbyte med forskare från andra lärosäten<br />

genom olika forskningsplattformar,<br />

bland annat Centre of Molecular Devices<br />

och Swedish Consortium for Artificial<br />

Photosynthesis. Ett par av dessa forskare<br />

– Stenbjörn Styring och Björn Åkermark<br />

– var orsaken till att han i början<br />

av 1995 <strong>för</strong>lade sin forskning till Sverige.<br />

– Jag har turen att få arbeta med<br />

mycket engagerade och skickliga forskare<br />

från bland annat universiteten i Uppsala,<br />

Stockholm och Lund inom dessa<br />

plattformar. Det finns stor internationell<br />

konkurrens inom området och Sverige är<br />

ett litet land, så det gäller att fokusera på<br />

de områden som ger oss störst nytta in<strong>för</strong><br />

framtiden. Kanske är jag optimistisk,<br />

men jag tror att vi kommer att kunna<br />

producera teknik i stor skala som åtgärdar<br />

många av våra energiproblem redan<br />

inom tio år, avslutar han.<br />

Licheng Suns forskargrupp inriktar<br />

sig i huvudsak på solceller och<br />

solbränslen, med särskilt fokus på<br />

bland annat artificiell fotosyntes.<br />

<strong>Forskning</strong>en bedrivs vid Center<br />

of Molecular Devices, som är en<br />

samarbetsplattform mellan Kungliga<br />

Tekniska högskolan i Stockholm, Uppsala universitet<br />

samt det industriella forskningsinstitutet Swerea IVF i<br />

Mölndal. Tillsammans med professor Lars Kloo på KTH<br />

driver Sun också ett gemensamt forskningscenter mellan<br />

KTH och Dalian University of Technology (DUT) i<br />

Kina. <strong>Forskning</strong>en finansieras via Energimyndigheten<br />

och Wallenbergstiftelsen samt Vetenskapsrådet.<br />

KTH Royal Institute of Technology<br />

SE-100 44<br />

Stockholm, Sweden<br />

Tel: +46 8 790 60 00<br />

www.kth.se/en/che/divisions/orgkem/research/lichengsun

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!