Cụ thể, một nghiên cứu bởi trường Cao đẳng St John’s (thuộc Đại học Cambridge) ở Anh đã sử dụng quang hợp bán nhân tạo để sản xuất và lưu trữ năng lượng mặt trời, các nhà nghiên cứu đã sử dụng ánh sáng tự nhiên để biến nước thành hydrogen và oxygen.

Trong một bài báo xuất bản trên Nature Energy, phòng thí nghiệm Reisner của trường ĐH Cambridge cũng đã phát triển một nền tảng tách nước mà không cần đến năng lượng mặt trời bằng cách liên kết quang hợp với hydrogenase, một loại enzim có trong tảo. Phương pháp này được đánh giá là hiệu quả hơn trong việc hấp thụ ánh sáng mặt trời so với quang hợp tự nhiên.

Katarzyna Sokół - nghiên cứu sinh trường Cao đẳng St John’s cho biết: “Quang hợp tự nhiên không thật sự hiệu quả bởi nó phát triển chỉ để tồn tại. Chúng tôi không chỉ cải thiện được năng lượng sinh ra và giữ lại, mà còn kích hoạt lại quá trình quang hợp đó trong tảo biển đã ngủ yên. Hydrogenase là một enzym có trong loại rong này. Nó có khả năng giảm proton xâm nhập vào Hidro. Xuyên suốt lịch sử tiến hóa, quá trình này đã ngừng hoạt động bởi không thật sự cần thiết cho việc sinh tồn. Nhưng chúng tôi đã thành công trong việc bỏ qua những phần không hoạt động để đạt được các phản ứng mong muốn, như việc tách nước thành hydrogen và oxygen”.

Sokól hi vọng thành tựu này có thể phát triển những hệ thống mô hình đổi mới trong việc chuyển đổi năng lượng mặt trời: “Thật thú vị khi chúng ta có thể lọc chọn quá trình cùng những phản ứng mong muốn nhưng tự nhiên lại không làm được. Đây là nền tảng tuyệt vời để phát triển công nghệ năng lượng mặt trời. Hướng tiếp cận này có thể kết hợp nhiều phản ứng với nhau, sau đó xây dựng các công nghệ năng lượng mặt trời tổng hợp một cách mạnh mẽ hơn”.

Đây là mô hình đầu tiên thành công trong việc sử dụng hydrogenase (Hidro enzym) và Photosystem II để tạo ra hệ thống quang hợp bán nhân tạo sử dụng năng lượng mặt trời thuần túy. Tiến sĩ Erwin Reisner - Trưởng phòng thí nghiệm Reisner, thành viên trường St John’s thuộc Đại học Cambridge, một trong những tác giả của bài báo mô tả nghiên cứu này là một cột mốc quan trọng “Thành tựu này vượt qua nhiều thử thách, đặc biệt trong việc kết hợp những sản phẩm sinh học, hữu cơ vào các vật liệu vô cơ. Từ đó tổ hợp lại thành những thiết bị bán nhân tạo, mở ra công cụ phát triển cho hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời trong tương lai”.

Sokól hy vọng rằng những phát hiện của mình sẽ giúp nhân loại hướng tới xây dựng những phát minh mới, có thể tạo ra năng lượng tái tạo sạch hơn, rẻ hơn và thân thiện với môi trường.