นักวิจัยจาก Harvard ได้ผลิตใบไม้เทียม ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สามารถรับพลังงานแสงอาทิตย์และทำการเปลี่ยนรูปพลังงานเพื่อจัดเก็บในรูปของพลังงานทางเคมีสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิง โดยประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของมันนั้นทำได้ดีกว่าอุปกรณ์งานวิจัยอื่นที่เคยมีมา และดีเหนือกว่ากระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของใบไม้ที่มีอยู่ตามธรรมชาติด้วย

ใบไม้เทียมที่ว่านี้ไม่เพียงแค่มีกระบวนการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้อยู่ในรูปของพลังงานพันธะเคมีเท่านั้น แต่มันยังมีการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศมาใช้งาน เช่นเดียวกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยตัวอุปกรณ์ใบไม้เทียมนี้ประกอบไปด้วยโถที่บรรจุน้ำและแบคทีเรีย Ralstonia eutropha ในน้ำที่มีแบคทีเรียนั้นมีแผ่นขั้วไฟฟ้า 2 ขั้วจุ่มไว้อยู่เชื่อมต่อกับแผงรับแสง

เมื่อใบไม้เทียมได้รับแสง มันจะทำการแยกองค์ประกอบของน้ำได้เป็นก๊าซออกซิเจนและก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งที่จริงแล้วเมื่อถึงขั้นตอนนี้ก็สามารถเลือกแยกเอาก๊าซไฮโดรเจนเอาไปใช้งานเป็นเชื้อเพลิงเลยก็ได้เช่นกัน แต่สำหรับใบไม้เทียมของ Harvard นี้ถูกออกแบบมาเพื่อให้สามารถจัดเก็บเชื้อเพลิงได้ง่าย ซึ่งนั่นก็คือหน้าที่ของแบคทีเรีย Ralstonia eutropha มันจะใช้ก๊าซไฮโดรเจนที่ได้จากการแยกองค์ประกอบของน้ำ ร่วมด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศมาทำให้ตัวเองเจริญเติบโต

เมื่อแบคทีเรียเติบโตก็จะได้สารประกอบอินทรีย์ออกมา และด้วยเทคนิคด้านพันธุวิศวกรรมที่เข้ามาช่วยในส่วนนี้ จะทำให้สามารถควบคุมได้ว่าต้องการสารประกอบอินทรีย์ประเภทใดจากการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ทีมวิจัยได้แสดงตัวอย่างสารที่ได้จากแบคทีเรีย พวกเขาประสบความสำเร็จในการเก็บ isobutanol และ isopentanol ซึ่งเป็นสารจำพวกแอลกอฮอล์ และสาร PHB ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของพลาสติกชีวภาพ

Harvard ได้พัฒนาใบไม้เทียมที่สามารถแปลงพลังงานแสงเป็นเชื้อเพลิงเคมีได้สำเร็จเป็นครั้งแรกเมื่อปี 2011 หลังจากนั้นในปี 2013 ก็ได้มีการปรับปรุงให้ใบไม้เทียมสามารถซ่อมแซมตนเองได้ (หมายถึงขั้วไฟฟ้าจะสามารถซ่อมแซมตนเองได้ ไม่ใช่สึกกร่อนไปเรื่อยจนหมดอย่างรวดเร็ว) มาในปีนี้ใบไม้เทียมของ Harvard ที่ผ่านการปรับปรุงก็ดีขึ้นจนมีประสิทธิภาพเหนือกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงตามธรรมชาติ

ความท้าทายที่ผ่านมาตลอดเวลางานวิจัยคือการหาวิธีทำให้แบคทีเรียเจริญเติบโตได้ดีในน้ำที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบใบไม้เทียม เพราะแม้การเพาะเชื้อแบคทีเรีย Ralstonia eutropha นอกระบบจะสามารถทำได้นานนับ 10 ปีแล้ว แต่การที่จะให้มันอยู่ในน้ำที่แช่โลหะตัวนำขั้วไฟฟ้านั้นกลับกลายเป็นเรื่องยากที่จะทำให้มันเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งนี้เป็นเพราะผลกระทบจากไอออนของโลหะที่อยู่ในน้ำซึ่งเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการแยกน้ำ จนกระทั่งทีมวิจัยได้เลือกใช้น้ำที่มีโคบอลต์เป็นองค์ประกอบพื้นฐานด้วยจึงกลายเป็นผลสำเร็จได้ในที่สุด

การวัดประสิทธิภาพของใบไม้เทียมในการแปลงพลังงานแสงให้ออกผลลัพธ์มาเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพนั้น ได้ตัวเลขออกมาสูงถึง 10% ซึ่งเหนือกว่าพืชที่แปลงพลังงานได้ดีที่สุดถึง 10 เท่า

ทางเลือกด้านพลังงานสำหรับอนาคตของโลกเราดูสดใสขึ้นอีกหน่อยแล้ว

ที่มา - The Christian Science Monitor, Gizmag