Forskare har spruckit ett nyckelsteg i naturens vattenklyvningsrecept, som driver allt växtliv på jorden och kan utnyttjas för att skapa en obegränsad tillgång på billigt förnybart bränsle.

Australian National University (ANU) och Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion (MPI-CEC) i Tyskland ledde studien, som för första gången identifierar en viktig fotosyntetisk process som gör det möjligt för växter att klyva vatten.

Ledande forskare Dr. Nick Cox sa att om människor kunde dela vatten med hjälp av billiga material som naturen gjorde, samhället skulle ha ett oändligt utbud av billigt vätebränsle för transporter, utan koldioxidutsläpp som bidrar till mänskligt orsakade klimatförändringar.

"Tillräckligt med solljus träffar jorden på en enda timme för att driva all mänsklig aktivitet i över ett år, " sa Dr. Cox från ANU Research School of Chemistry.

"Växter använder denna skördade energi för att dela vatten och göra komplexa kolhydrater som ger mat för växten att växa och frodas. Denna process berikar också vår atmosfär med syre för djur, inklusive människor, att andas.

"Att kopiera denna process från naturen skulle leda till nya och förbättrade tekniker för lagring av förnybar energi."

MPI-CEC-forskaren Dr. Maria Chrysina sa att studien avslöjade hur ett nyckelenzym behövde "andas" för att ge tillgång till vatten.

"Halvvägs genom sin reaktionscykel utvecklar enzymet förmågan att sträcka sig som en harmonika, som möjliggör ett ordnat upptag av vatten för att påbörja klyvningsprocessen, " sa Dr Chyrsina.

ANU-medforskaren Dr. Eiri Heyno sa att vattendelning i naturen skulle kunna hindras utan det kritiska steget som teamet identifierat.

"Utan det försiktiga, sekventiell bindning av vatten, mer reaktiva syremolekyler kan potentiellt frigöras som kan reda ut hela vattenklyvningsprocessen, " sa Dr Heyno.

Studien, som också involverade forskare från Sverige, publiceras i Nationella vetenskapsakademin fortsätter av Amerikas förenta stater.

Forskargruppen använde en teknik som kallas elektron paramagnetisk resonans (EPR) spektroskopi, som skapade 3-D-bilder av den reaktiva platsen som är involverad i fotosyntesprocessen.

Dr. Cox leder etableringen av en ny toppmodern EPR-anläggning vid ANU, med stöd från Australian Research Council (ARC), University of New South Wales, University of Queensland, University of Sydney och University of Wollongong.

"Denna nya anläggning kommer att fungera vid mycket högre magnetfält än vad som är möjligt idag, gör det möjligt att göra mer detaljerade mätningar för medicinska, biologisk, kemisk forskning och materialforskning, såväl som industriella tillämpningar, " han sa.