Ο επικεφαλής της ερευνητική ομάδας στο Εργαστήριο Βιοανόργανης Χημείας του Πανεπιστημίου Κρήτης Αθανάσιος Κουτσολέλος μιλά στην «Εφ. Συν.» για την ανακάλυψη: «Με την παραγωγή Η2 από νερό ανοίγει ο δρόμος για τη μαζική χρήση αυτού του ενεργειακού καθαρού καυσίμου»
Του Παναγιώτη Γεωργουδή
Ανοίγει ο δρόμος για τη μαζική χρήση καθαρού ενεργειακού καυσίμου, μετά την παραγωγή αερίου υδρογόνου από νερό με φωτοκαταλυτικούς μηχανισμούς, οι οποίοι αντιγράφουν δημιουργικά τη φύση, και συγκεκριμένα τα φυτά, που πέτυχε για πρώτη φορά στον κόσμο το Εργαστήριο Βιοανόργανης Χημείας του Πανεπιστημίου Κρήτης, με επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας τον καθηγητή Αθανάσιο Κουτσολέλο.
Η ανακάλυψη αυτή, που δημοσιεύει η «Εφημερίδα των Συντακτών», είναι τόσο σημαντική επιστημονικά και ενεργειακά, ώστε το παγκοσμίου κύρους επιστημονικό περιοδικό Χημείας με την ονομασία «Chemical Communnications 2013 (Royal Chemical Society)», όχι μόνο θα δημοσιεύσει την εν λόγω επιστημονική εργασία, αλλά έχει προταθεί να κοσμήσει και το εξώφυλλό του!
Μεγάλα επιτεύγματα
Υπενθυμίζουμε πως πριν από περίπου ένα χρόνο στο Εργαστήριο Βιοανόργανης Χημείας του Πανεπιστημίου Κρήτης, η ομάδα του κ. Κουτσολέλου είχε για πρώτη φορά στον κόσμο κατορθώσει να παραγάγει νερό μόνο από οξυγόνο, χωρίς καθόλου ανάμειξη υδρογόνου, με τη χρήση ηλιακής ενέργειας, μιμούμενη δημιουργικά συστήματα της φύσης.
Η πολυσήμαντη αυτή ανακάλυψη, που μπορεί να αλλάξει τη χρήση ενεργειακών καυσίμων στον ταλαιπωρημένο από την πολλαπλή ρύπανση πλανήτη μας και να περάσουμε στη χρήση οικολογικών καυσίμων, τα οποία δεν επιφέρουν καμία επιβάρυνση στο περιβάλλον, καταδεικνύει για ακόμη μία φορά πως το δημόσιο πανεπιστήμιο προσφέρει στη χώρα τεράστιες υπηρεσίες, όχι μόνο στην παραγωγή καινούργιας γνώσης, αλλά και με άμεσο οικονομικό ενδιαφέρον. Το θέμα είναι να τελειώσει η κυβερνητική αναλγησία, που θεωρεί τη Δημόσια Εκπαίδευση περιττό βάρος!
• Κύριε Κουτσολέλε, έχετε διανύσει μια πολυετή ερευνητική διαδρομή πάνω στη χρήση υλικών για παραγωγή καθαρής ενέργειας, που εμπνέεται από τη λειτουργία της φύσης. Θεωρείτε ότι τώρα ήρθε η στιγμή της ανταμοιβής;
Είναι μια σημαντική στιγμή για τη δουλειά του Εργαστηρίου Βιοανόργανης Χημείας του Πανεπιστημίου Κρήτης, το οποίο έχω την τιμή να διευθύνω. Συνεχίζουμε συστηματικά να υπηρετούμε επιστημονικά την ολοένα και πιο απαιτητική ενεργειακά κοινωνία, η οποία επιτάσσει τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως είναι η ηλιακή ενέργεια.
Αξιοποιώντας την πολυετή γνώση μας πάνω στις πορφυρίνες, το εργαστήριό μας έκανε και πάλι ένα πρωτοποριακό βήμα προς τη φωτοκαταλυτική παραγωγή αερίου υδρογόνου (Η2), η οποία βρίσκεται τα τελευταία χρόνια στο επίκεντρο εντατικής έρευνας παγκοσμίως. Το υδρογόνο αποτελεί το πιο καθαρό περιβαλλοντικά καύσιμο υλικό και η οικονομία της χρήσης του εγγυάται τόσο τη μείωση της εξάρτησης από τα ρυπογόνα ορυκτά καύσιμα, όσο και την κατανεμημένη παραγωγή ενέργειας.
Με δεδομένα τα πλεονεκτήματα που απορρέουν από τη χρήση του υδρογόνου, και το γεγονός ότι η φύση, μέσω της φωτοσύνθεσης, έχει την ικανότητα να παράγει υδρογόνο διασπώντας το νερό (Η2Ο), οι επιστήμονες προσπαθούν να μιμηθούν τις διαδικασίες αυτές στο εργαστήριο, συνθέτοντας και μελετώντας τεχνητά μοντέλα των συστημάτων που συναντώνται στη φύση.
• Με ποιον τρόπο κατορθώσατε να έχετε αυτό το σημαντικό ερευνητικό αποτέλεσμα;
Συγκεκριμένα, η ερευνητική ομάδα μας κατάφερε να παραγάγει καταλυτικά υδρογόνο από νερό, ακτινοβολώντας στην περιοχή του ορατού φωτός ένα σύστημα αποτελούμενο από έναν υδατοδιαλυτό τεχνητό φωτοευαισθητοποιητή -συνθετικό ανάλογο της χλωροφύλλης (μια ουσία που λέγεται πορφυρίνη, μεταλλωμένη με ψευδάργυρο) και έναν καταλύτη παραγωγής υδρογόνου Η2 (μια σύμπλοκη ένωση του κοβαλτίου). Στην περίπτωση αυτή πρόκειται για συλλογή της ηλιακής ενέργειας και απευθείας μετατροπή της σε χημική. Η διαδικασία περιλαμβάνει αρχικά την απορρόφηση ακτινοβολίας από την πορφυρίνη, που είναι η χρωμοφόρα ένωση/ φωτοευαισθητοποιητής, η οποία προκαλεί τη διέγερση των ηλεκτρονίων της, τα οποία στη συνέχεια συμμετέχουν σε μια σειρά από οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις με τον καταλύτη, προκειμένου να καταλήξουν στην αναγωγή των πρωτονίων του νερού σε υδρογόνο. Η εργασία αυτή είναι υπό δημοσίευση στο έγκριτο παγκοσμίως γνωστό επιστημονικό περιοδικό χημείας Chemical Communications 2013 (Royal Chemical Society) και έχει προταθεί για εξώφυλλο στο ίδιο περιοδικό.
• Κύριε Κουτσολέλε, μιμηθήκατε δηλαδή τη λειτουργία της φύσης με «κλειδί» την πορφυρίνη;
Ασφαλώς. Σηματοδοτώντας μια νέα ερευνητική κατεύθυνση στον τομέα των βιομιμητικών μοριακών συστημάτων, η χρήση περιβαλλοντικά φιλικών υδατοδιαλυτών μοριακών μοντέλων της φυσικής χλωροφύλλης, μεταλλωμένα με μη πολύτιμα μέταλλα, αποτελεί μια πρόκληση τόσο για τη συνθετική χημεία των πορφυρινών όσο και για τη μελέτη της φωτοκαταλυτικής δράσης τους.
Η ομάδα μας, που εδώ και πάνω από 20 χρόνια είναι η μοναδική στην Ελλάδα που δουλεύει στον τομέα των πορφυρινών, στον οποίο και έχει βάλει τη σφραγίδα της, ακολουθώντας πιστά τις εξελίξεις στις εφαρμογές που απορρέουν από τη χρήση τους, συνεχίζει την προσπάθειά της στον τομέα της φωτοκαταλυτικής παραγωγής υδρογόνου, χρησιμοποιώντας ενώσεις που τις έχει μελετήσει σε βάθος, προκειμένου να διαφωτίσει έναν τομέα που συνεπάγεται σημαντικά οικονομικά και κοινωνικά οφέλη. Με την παρούσα ερευνητική εργασία αποδεικνύεται για άλλη μία φορά ότι η μελέτη του τρόπου με τον οποίο η φύση λειτουργεί, αποτελεί για τους επιστήμονες την καλύτερη πηγή έμπνευσης για τον εύστοχο σχεδιασμό μιας συνθετικής προσέγγισης, προκειμένου να δημιουργήσουν μοντέλα φιλικά προς το περιβάλλον, τα οποία όμως δεν θα στερούνται δραστικότητας ως προς διεργασίες όμοιες με αυτές της φύσης.
Ωστόσο, θα πρέπει να αναφερθεί ότι παρ’ όλη την έλλειψη πόρων απαραίτητων για τη διεξαγωγή της παραπάνω εργασίας, η ερευνητική μας ομάδα, επιδεικνύοντας τον απαιτούμενο ζήλο και υπηρετώντας πιστά την επιστήμη της χημείας, κατάφερε να φέρει εις πέρας την εν λόγω ερευνητική εργασία με θετικά αποτελέσματα, τοποθετώντας για ακόμη μία φορά το Εργαστήριο Βιοανόργανης Χημείας του Πανεπιστημίου Κρήτης ανάμεσα στα γνωστά παγκοσμίως ερευνητικά εργαστήρια του τομέα.
