Strävan efter att hitta nya sätt att utnyttja solenergi har tagit ett steg framåt efter att forskare framgångsrikt delat upp vatten i väte och syre genom att förändra fotosyntesmaskineriet i växter.

Fotosyntes är den process som växter använder för att omvandla solljus till energi. Syre produceras som biprodukt av fotosyntesen när vattnet som absorberas av växter "spjälkas". Det är en av de viktigaste reaktionerna på planeten eftersom det är källan till nästan allt syre i världen. Väte som produceras när vattnet delas kan potentiellt vara en grön och obegränsad källa till förnybar energi.

En ny studie, ledd av akademiker vid St John's College, Universitetet i Cambridge, använde semi-artificiell fotosyntes för att utforska nya sätt att producera och lagra solenergi. De använde naturligt solljus för att omvandla vatten till väte och syre med hjälp av en blandning av biologiska komponenter och konstgjorda tekniker.

Forskningen skulle nu kunna användas för att revolutionera de system som används för produktion av förnybar energi. En ny tidning, publiceras i Naturenergi , beskriver hur akademiker vid Reisner Laboratory i Cambridge utvecklade sin plattform för att åstadkomma oassisterad soldriven vattenklyvning.

Deras metod lyckades också absorbera mer solljus än naturlig fotosyntes.

Katarzyna Sokó?, första författare och Ph.D. student vid St John's College, sade:"Naturlig fotosyntes är inte effektiv eftersom den har utvecklats bara för att överleva så den gör den minsta mängd energi som behövs - runt 1-2 procent av vad den potentiellt skulle kunna omvandla och lagra."

Konstgjord fotosyntes har funnits i decennier men den har ännu inte använts framgångsrikt för att skapa förnybar energi eftersom den är beroende av användningen av katalysatorer, som ofta är dyra och giftiga. Detta innebär att det ännu inte kan användas för att skala upp resultat till en industriell nivå.

Cambridgeforskningen är en del av det framväxande området för semi-artificiell fotosyntes som syftar till att övervinna begränsningarna med helt artificiell fotosyntes genom att använda enzymer för att skapa den önskade reaktionen.

Sokó? och teamet av forskare förbättrade inte bara mängden energi som produceras och lagras, de lyckades återaktivera en process i algerna som har varit vilande i årtusenden.

Hon förklarade:"Hydrogenas är ett enzym som finns i alger som kan reducera protoner till väte. Under evolutionen har denna process avaktiverats eftersom den inte var nödvändig för att överleva men vi lyckades med framgång kringgå inaktiviteten för att uppnå den reaktion vi ville ha - dela vatten till väte och syre."

Sokó? hoppas att resultaten kommer att göra det möjligt att utveckla nya innovativa modellsystem för omvandling av solenergi.

Hon tillade:"Det är spännande att vi selektivt kan välja de processer vi vill ha, och uppnå den reaktion vi vill ha som är otillgänglig i naturen. Detta kan vara en bra plattform för att utveckla solenergiteknik. Metoden kan användas för att koppla ihop andra reaktioner för att se vad som kan göras, lära av dessa reaktioner och sedan bygga syntetiska, mer robusta delar av solenergiteknik."

Denna modell är den första som framgångsrikt använder hydrogenas och fotosystem II för att skapa semi-artificiell fotosyntes som drivs enbart av solenergi.

Dr. Erwin Reisner, Chef för Reisnerlaboratoriet, en stipendiat vid St John's College, Universitetet i Cambridge, och en av tidningens författare beskrev forskningen som en "milstolpe".

Han förklarade:""Detta arbete övervinner många svåra utmaningar i samband med integrationen av biologiska och organiska komponenter i oorganiska material för montering av semi-artificiella enheter och öppnar upp en verktygslåda för att utveckla framtida system för solenergiomvandling."