Švietimas ir mokslas
05.23. Efektyvesnis Saulės energijos naudojimas leistų spręsti energetikos ir bado problemas
Prof. Leonas Valkūnas
Išgauti ir panaudoti kuo daugiau Saulės energijos – vienas svarbiausių visuomenės iššūkių, būdas prisidėti sprendžiant energetikos ir bado problemas. Tuo įsitikinęs Fizinių ir technologijos mokslų centro Molekulinių darinių fizikos skyriaus vadovas, Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto profesorius Leonas Valkūnas. Fotosintezės metu molekuliniuose dariniuose vykstančius procesus tyrinėjantis akademikas jau du kartus apdovanotas Lietuvos mokslo premija, jo kartu su kolegomis gauti rezultatai apibendrinti dviejose monografijose, skelbti prestižiniuose žurnaluose „Nature Plants“, „Science“ ir kituose.
Didžiausia pasaulyje saulės energijos jėgainė Ispanijoje. „Reuters“/„Scanpix“ nuotr.
Po antro kurso gabus Vilniaus universiteto fizikos studentas buvo išsiųstas studijuoti į Kijevą, kur susidomėjo biologinėmis sistemomis. Grįžęs į Lietuvą ir apgynęs fizikos ir matematikos mokslų daktaro disertaciją, prieš maždaug keturis dešimtmečius pradėjo dirbti dabartiniame Fizinių ir technologijos mokslų centre ir ėmė ieškoti savo tyrimų srities. „Nusprendžiau tirti fotosintezę, šviesa stimuliuojamus reiškinius“, – karjeros pradžią prisimena prof. L. Valkūnas.
Tuo metu apie fotosintezę buvo žinoma palyginti nedaug. 1988 m., kai chemikams Johannui Deisenhoferiui, Robertui Huberiui ir Hartmutui Micheliui buvo skirta Nobelio premiją už iššifruotą fotosintetinių bakterijų reakcijos centrų struktūrą, itin suintensyvėjo šios srities tyrimai ir jau XXI a. pradžioje buvo iššifruota daugelis pigmentus turinčių membraninių baltymų.
Milijardus metų tik augalai, dumbliai ir bakterijos, vykstant fotosintezei, sugebėjo panaudoti Saulės energiją ir tik vos 0,1 proc. efektyvumu. „Užtektų įsisavinti vos vieną procentą Saulės energijos, ir energetikos problemų neliktų. O jei surinktume ir panaudotume Žemę pasiekiančią Saulės energiją 100 proc. efektyvumu, per valandą turėtume tiek energijos, kad būtų patenkinti visos žmonijos metiniai poreikiai,“ – skaičiuoja profesorius.
Augalai turi specialius fotosintezės slopinimo mechanizmus, kurie pradeda veikti padidėjus šviesos intensyvumui ir net giedriausią dieną apsaugo juos nuo susideginimo. Vadinamieji nefotocheminiai gesinimo mechanizmai ir jų taikymas kuriant dirbtinės fotosintezės sistemas yra vienas iš pagrindinių prof. L. Valkūno tyrinėjimų objektų.
Šiuo metu pasaulyje intensyviai plėtojama pramoninė silicio pagrindo saulės elementų gamyba. Šių elementų efektyvumas laboratorijose jau viršija 20 proc. Taip pat tikimasi pradėti gaminti pigesnius saulės elementus iš organinių medžiagų.
„Įsivaizduokite: nudažote namo stogą, prijungiate laidus ir turite elektros. Galbūt tokius saulės elementus turėsime jau po dešimtmečio ar dar anksčiau, – ateities viziją pristato prof. L. Valkūnas. – Jau galima įsigyti ir organinių šviesos diodų (OLED) televizorių, taigi, organinės sistemos jau naudojamos.“
Prof. L. Valkūnas dalyvauja kuriant europinę programą „Fotosintezė 2.0“. Prie jos prisijungę skirtingų Europos valstybių mokslininkai ieško būdų, kaip panaudoti Saulės energiją, kad būtų užauginta daugiau žemės ūkio produkcijos ir sprendžiamos bado problemos.
„Vykdyti mokslinius tyrimus brangu, todėl daugiausia jų atliekama turtingose valstybėse. Labai svarbu, kad ir Lietuvoje jie sulauktų pakankamo finansavimo, kad aukščiausio lygio mokslininkai, talentingi žmonės, kuriuos matau savo aplinkoje, liktų čia“, – mintimis dalijasi prof. L. Valkūnas.
Prof. L. Valkūnui 2017 metų Lietuvos mokslo premija skirta už darbų ciklą „Fotoindukuotų vyksmų savireguliacija ir valdymas molekuliniuose nanodariniuose“.
