Splitt vannet- og hersk

Blir vi mennesker like smarte som plantene, kan vi beherske energiteknikken " splitt og hersk - over vann".

Av vann får vi hydrogen og oksygen, om vi finner en smart måte å splitte vannet på - uten å bruke de kolossale energimengdene som ellers skal til for å bryte den sterke hydrogenbindingen i vannmolekylene.

Forskere ved Imperial College i London har ved mikrostudier av hvordan planter splitter vann, oppdaget noe: De har sett oppbyggingen av det proteinkompleks plantene bruker i sin fotosyntese. Fotosyntesen gjør om atmosfærisk karbondioksid til organisk stoff og oksygen ved å bruke solenergi for å splitte vann.

Professor Jim Barber ved Imperial's Department of Biological Sciences forklarer:

- Vi brukte røntgenbasert krystallografi for å identifisere den reaksjonen som skjer i splittingen, og strukturen som gjør jobben. Om det er spennende? Det er et faktum at uten plantenes fotosyntese kunne ikke livet på jorden ha eksistert slik vi kjenner det i dag.

Det kan vise seg at en liknende reaksjon vil gjøre det mulig for livet på jorden å fortsette. Reaksjonen kan nemlig frigjøre enorme mengder hydrogen fra havet, og hydrogen er et effektivt og billig drivstoff for eksempel i brenselceller.

Hydrogen frigjort fra vann med dagens metode gir en kostnad som er omtrent ti ganger større enn prisen på naturgass, regnet pr energienhet. Denne type hydrogen vil f.ø. være tre ganger dyrere enn dagens bensin.

Mens altså naturen alt for tre og en halv milliard år siden fant ut hvordan vannet kunne splittes. Splittingen involverer to proteiner: Fotosystem 1 og Fotosystem 2.

Sammen med professor So Iwata, som er ekspert på å forklare proteinstrukturer, kan prof. Barber løse likningen: Plantene bruker mikroorganismen Thermosynechoccus elongatus for å gjøre jobben.

Studiene involverte næropptak av strukturer med en oppløsning på en hundremilliondel av en centimeter. Forskningen viser at splittingen av vannmolekylet skjer i en egen strukturkjerne, en katalysator med fire mangan-atomer innblandet i prosessen.

Tre av de fire Mn-atomene danner sammen med et kalsium-atom og fire oksygenatomer, en kubisk struktur som utgjør den stabile kjernen i katalysatoren. Det fjerde Mn-atomet binder seg til en oksygenatom. I katalysatoren finnes også aminosyrer.

- Om vi i stor skala kunne imitere reaksjonene i denne enkle katalysator, så kunne vi kanskje frigjøre litt av det hydrogenet som ligger urørt i klodens 2,2 milliarder kubikk-kilometer vann, sier professor Barber.