Forskere forvandlede kuldioxid til ilt ved at zappe det med en laser

Fotosyntese er virkelig et mirakel, ikke sandt? Den gør det muligt for planter, bakterier og alger at tage kuldioxid og med hjælp fra lidt sollys omdanne det til den ilt, som vi alle indånder. Men nu har forskere taget fotosyntesen ud af ligningen og har formået at fremstille ilt (O2) ved at zappe kuldioxid (CO2) med en laser.

I kemi er den generelle visdom, at molekyler, hvis vi skulle antropomorfisere dem, er dovne. Når kuldioxid bryder sine bindinger op i sine bestanddele, vælger den “mindste energibane”, hvilket betyder, at det vil bryde op i et oxygenatom og et kuliltemolekyle (CO), fordi CO, som kemikerne Arthur Suits og David Parker forklarer i en ny analyse i Science, “har en meget mere stabil diatomær binding end O2.”

Hvis jeg skulle lave en ASCII-art-version af, hvordan de kemiske bindinger i kuldioxid ser ud, ville det være noget i retning af dette:

O=C=O

Kulstof er dobbeltbundet til iltatomerne, og det er kemisk set meget nemmere blot at hugge en af disse bindinger af og skabe et CO-molekyle og et iltatom.

Så den konventionelle visdom har været, at det under næsten alle omstændigheder ville være umuligt at tage kuldioxid – f.eks. fra et menneskes udånding – og omdanne det tilbage til gasformig ilt, hvilket ville kræve to iltatomer. Men så besluttede forskere fra University of California, Davis at forsøge at gøre netop dette ved at ophidse kuldioxid ved hjælp af en såkaldt “højenergi-vakuum ultraviolet laser”.”

Det viser sig, at kuldioxid og andre molekyler i en stærkt ophidset (og stadig menneskeskabt) tilstand har lidt mere energi til at springe over denne minimumsenergibane og, som enhver ophidset person/molekyle, har lyst til at “vandre”, hvilket er et kemisk fænomen, hvor kemiske bindinger vil gå i stykker på andre måder.

Uc Davis-forskerne fandt ud af, at de kemiske bindinger faktisk brød på andre måder, og de var i stand til at omdanne kuldioxid tilbage til ilt og et enkelt kulstofatom (de beskriver også opdagelsen i Science).

Suits og Parker forklarer det i deres analyse således:

Disse CO2-resultater kan være et eksempel på roaming, en særlig slående klasse af reaktioner, der er opstået i de seneste år, hvor et ophidset molekyle begynder at dissocieres ved simpel bindingsspaltning, men i stedet finder der en intramolekylær reaktion sted, der fører til uventede produkter.

Det er en fantastisk opdagelse, der kan fortælle os noget om, hvordan Jordens atmosfære er dannet. Faktisk kan vakuum ultraviolet lys almindeligvis interagere med kuldioxid i den øvre atmosfære, hvor solens lys rammer molekyler i rummets vakuum.

Det meste af ilten på Jorden kom fra “den store iltningsevent”, som forskerne mener var en fotosyntetisk ledet hændelse, der fandt sted for ca. 2,4 milliarder år siden. Men for nylig har forskerne hævdet, at der i det mindste måtte være små mængder ilt et eller andet sted i Jordens atmosfære, for at denne begivenhed oprindeligt kunne finde sted, og dette fund ville åbenbart være en forklaring på, hvordan denne ilt kunne have eksisteret.

Og fordi det er fredag, og fordi vi godt kan lide at se på den fjerne fremtid her på Motherboard, så tænk på, hvad fundet potentielt kunne betyde: Dette eksperiment beviser, at vi her på Jorden har midlerne til at tage et affaldsprodukt fra den menneskelige vejrtrækning og vende det tilbage til input.

Jeg kontaktede forfatterne til denne undersøgelse for at høre, om de mente, at fundet havde nogen betydning for anordninger i en fjern fremtid, hvor man f.eks. kunne skabe et lukket system af åndedrætsapparater, hvor folk i rummet kunne ånde kuldioxid ud, og en lille ultraviolet vakuumlaser kunne sprænge det tilbage til ilt, der kunne indåndes igen.

Ingen af de forskere, som jeg sendte en e-mail, svarede mig desværre, men i deres analyse bemærker Suits og Parker, at der forskes i nye veje og alternativer til højenergi-vakuum-ultraviolette lasere for at fremkalde roaming. Højenergi-vakuum-ultraviolette lasere virker trods alt som om, at de ville kræve meget strøm at drive – hvilket potentielt kunne ophæve enhver klimafordel, hvis man har tænkt sig det – men man ved jo aldrig.

Det burde i det mindste give sci-fi-forfattere noget nyt materiale at arbejde med.