Zjawisko naturalnej fotosyntezy intrygowało ludzi od niepamiętnych czasów, ale dopiero w końcu XVIII w. udowodniono, na podstawie eksperymentów, ogólny mechanizm tego zjawiska – pochłanianie dwutlenku węgla przez rośliny przy jednoczesnym zasilaniu w wodę, czego efektem jest wytwarzanie substancji budujących roślinę i emisja tlenu.
Pierwsze próby sztucznej fotosyntezy ruszyły w XX w., kiedy państwa uprzemysłowione odczuły zagrożenie kryzysem energetycznym. Powstały nadzieje na syntetyzowanie paliw z wykorzystaniem energii słonecznej. Później na czoło wysunął się problem redukcji dwutlenku węgla odpowiedzialnego, jak wiadomo, za efekt cieplarniany. Do 2030 r. globalna emisja CO2 wzrośnie do ok. 40 mld t rocznie – dwa razy więcej niż w 1990 r. Dziś więc trudno znaleźć ośrodek akademicki, który by nie prowadził badań nawiązujących do fotosyntezy. Ale mimo, że pochłaniają ogromne nakłady i trwają już pół wieku, istotnych efektów gospodarczych na większą skalę dotąd nie widać. Jednym z głównych ograniczeń jest niska wydajność konwersji energii słonecznej na chemiczną – kilku procent, znacznie poniżej poziomu komercyjnego zastosowania. Problemem jest niestabilność materiałów używanych w procesach fotokatalitycznych. Ulegają degradacji pod wpływem długotrwałego działania światła słonecznego lub warunków atmosferycznych. Proces fotosyntezy zachodzący w naturze nie jest łatwy do powtórzenia w laboratorium – to główna konkluzja wszelkich badań. Składniki naturalnej fotosyntezy nie działają w laboratorium, dlatego poszukuje się nowych katalizatorów naśladujących funkcję tych naturalnych. Roi się od projektów łączących skomplikowane związki chemiczne, nanodruty z azotku galu czy hydrożele i kosztowne metale albo pierwiastki ziem rzadkich w wieloetapowych, złożonych procesach wymagających specjalnych warunków. Cele są różne – uzyskanie metanu bądź metanolu, wodoru, etylenu czy formaldehydu, i choćby – nowych materiałów budowlanych. O pierwszej polskiej instalacji tego typu autorstwa profesora Dobiesława Nazimka z UMCS pisaliśmy już na początku lat 2000. Dzięki zastosowaniu odpowiednich katalizatorów badał produkowanie metanolu w wyniku połączenia CO2 z wodą, a następnie przetwarzanie metanolu do wyższych węglowodorów, czyli benzyn i olejów napędowych. Po przedstawieniu istoty badań w Ministerstwie Gospodarki temat ten stał się nawet przedmiotem interpelacji sejmowej w 2009 r. W odpowiedzi Ministerstwo stwierdziło: Istnieje możliwość wykorzystania środków z Programu Operacyjnego „Innowacyjna gospodarka˝ (PO IG) na wsparcie prowadzenia dalszych prac badawczo-rozwojowych nad sztuczną fotosyntezą, jak również możliwa jest pomoc dotycząca realizacji przedsięwzięć komercyjnych“. Dotąd o sukcesach komercyjnych nie słychać. Można tylko usłyszeć złośliwców, którzy nalegają, by zamiast kosztownych i syzyfowych wysiłków nad sztuczną fotosyntezą zająć się prostym sadzeniem drzew iglastych i wysokotlenowych roślin, bowiem fotosynteza jest częścią metabolizmu, a więc życia, a nie funkcją sztucznego mechanizmu. Roślina żyje, bo stworzyła fotosyntezę, która jest procesem biologicznym i działa nie po to, by produkować towar z odpadu, lecz by rosnąć. Ale czyż cała technika nie polega na tym, by tworzyć sztuczne byty dzięki obserwacji natury?
Zygmunt Jazukiewicz
