Molekyler skal lave vand til brændstof

Forestil dig at kunne omdanne et glas vand til brændstof kun ved hjælp af sollys.

Det ville kunne løse de fleste af verdens klimaproblemer og skabe en langt renere fremtid for os alle.

Idéen lyder næsten som science fiction, men det er ikke desto mindre, hvad den danske forsker og postdoc ved Stanford University i USA, Kasper Skov Kjær, har fået bevilliget 1,8 million kroner af Det Frie Forskningsråd til at være med til at udvikle.

Forskningsprojektet går i sin helhed ud på, at forskere over hele verden samarbejder om at udvikle molekyler, som man kan putte i et glas vand og stille i Solen i et par timer.

Mens vandglasset står i Solen, omdanner molekylerne vandet til gasserne ilt og brint, som kan samles op og bruges som miljøvenligt brændstof i alt fra biler til kraftværker.

Faktisk har Kasper Skov Kjær allerede tyvstartet sin del af forskningsprojektet og har i samarbejde med danske og svenske forskere fået sine første resultater publiceret i det velansete videnskabelige tidsskrift Nature Chemistry.

»Det overordnede mål er at løse verdens problemer med brugen af fossile brændstoffer og udledning af CO2. Med molekyler, som dem vi arbejder på, kan man lave vand om til brændstof, og når man futter dette brændstof af, får man vand ud af processen igen, så der vil ikke være nogle skader på miljøet,« fortæller Kasper Skov Kjær.

Kasper Skov Kjær skal i sin forskning arbejde sammen med forskere fra Lunds Universitet, Danmarks Tekniske Universitet og Stanford University, der hver især er verdens førende eksperter inden for forskellige grene af de forskningsområder, der samlet skal være med til at skabe de nye molekyler.

Forskningsprojekt delt i tre dele

Samarbejdet omkring de nye molekyler er tilknyttet Consortium of Artificial Photosynthesis på Stanford University, hvor forskere også arbejder med molekyler, som ved hjælp af sollys kan omdanne CO2 til brændstof.

Inden for Kasper Skov Kjærs molekyler arbejder nogle forskere med den del af molekylerne, som laver vand om til ilt, mens andre forskere arbejder med den del af molekylerne, som laver vand om til brint.

Kasper Skov Kjær arbejder med den del af molekylerne, der skal sørge for at lave sollys om til den energi, som de andre dele af molekylerne skal bruge.

»Man kan sige, at vores del er en nødvendig del, men det er ikke en tilstrækkelig del. Det er en global indsats at få bragt de tre delelementer sammen. Først når alle os forskere har fået hver vores del på plads, og vi sætter dem sammen, bliver tingene rigtig interessante,« siger Kasper Skov Kjær.

Stort potentiale i at kæle for detaljen

Kasper Skov Kjær skal i sin forskning optimere på en type molekyler, som er udviklet på Lunds Universitet.

Molekylerne fungerer allerede efter hensigten og trækker den nødvendige energi ud af sollys til at drive brændstofproduktionen.

Nu skal processen bare forfines og forstås bedre.

»Vi skal blive ved med at optimere på molekylerne, indtil vi ikke kan gøre det bedre. Det kræver, at vi studerer én generation af molekyler, bliver kloge på deres funktionalitet, optimerer på det og laver næste generation. Sådan bliver vi ved, indtil der ikke kan laves flere forbedringer,« forklarer Kasper Skov Kjær.

Kasper Skov Kjær fortæller, at minimale ændringer enten kan forbedre eller forringe funktionaliteten af molekylerne 10.000 gange. Der er altså et stort potentiale i at kæle for detaljerne.

Udskiftning af hundedyrt grundstof

Skal man et spadestik dybere i forskningsdetaljerne, omhandler Kasper Skov Kjærs forskningsprojekt udskiftning af molekylet ruthenium med jern i de solenergiudvindende molekyler.

Ruthenium er ifølge Kasper Skov Kjær 'arbejdshesten' i molekylerne. Grundstoffet får tingene til at ske, og der findes allerede molekyler med ruthenium, som kan alt det, forskerne drømmer om.

Problemet er blot, at ruthenium er uhyre sjældent og vanvittigt dyrt.

Altså vil en løsning med ruthenium ikke være industrielt gangbar, og derfor skal Kasper Skov Kjær finde en anden løsning, hvor arbejdshesten i molekylerne kommer til at bestå af jern.

»Det er kernen i den nye klasse af molekyler, som vi er i gang med at udvikle,« siger Kasper Skov Kjær.

Samarbejde mellem de bedste i verden

I sin forbedring af molekylerne kommer Kasper Skov Kjær til at trække på de bedste forskningsressourcer i verden.

På Stanford University er man verdensledende i studier af elektroners placering i molekyler. Kasper Skov Kjær har sågar adgang til verdens kraftigste røntgenkilde, som han skal bruge til at studere sine molekyler.

På Danmark Tekniske Universitet er man førende i verden til at kortlægge molekylers strukturer, mens ingen i verden er bedre til at designe og lave denne særlige type molekyler end forskerne på Lund Universitet.

»Vi har samlet de bedste af de bedste ressourcer for at få projektet til at lykkedes,« udtaler Kasper Skov Kjær.

Kasper Skov Kjærs forskningsprojekt er sat til at vare to år. Herefter kan han blot vente på, at de andre forskningsgrupper er færdige, før de samlede resultater skal sættes sammen til det endelige molekyle.