Kunstmatige fotosynthese (het ‘kunstmatige blad’) is het proces waarbij zoveel mogelijk fotonen uit zonlicht ter plekke direct worden omgezet naar zonnebrandstoffen. Dit gebeurt zonder gebruik te maken van biomassa zoals bij productie van biobrandstoffen uit planten, en zonder de tussenkomst van een elektriciteitsnetwerk zoals bij elektrolyse met stroom van zonnecellen.
Fotosynthese is het meest bekend door planten, die hiermee brandstof en zuurstof maken uit water en kooldioxide. Planten zijn groen en kunnen slechts de helft van de binnenkomende fotonen benutten. Bovendien groeien ze niet het hele jaar door en krijgen ze veel meer licht dan ze nodig hebben. Daardoor blijft het grootste deel van de fotonen ongebruikt. Voor kunstmatige fotosynthese worden alle fotonen benut voor brandstofproductie met twee lichtcellen achter elkaar geschakeld. Voor Nederland lijkt een opbrengst van 50 ton waterstof per hectare per jaar praktisch haalbaar bij een theoretische limiet van ongeveer 75 ton per jaar. Hierdoor is kunstmatige fotosynthese een belangrijke optie voor de toekomstige energieopwekking.
Kunstmatige fotosynthese bestaat uit vier hoofdstappen: licht oogsten, ladingsscheiding, water splitsen en brandstofproductie. Kunstmatige fotosynthese is hiermee zeer vergelijkbaar met natuurlijke fotosynthese. Het grote verschil met natuurlijke fotosynthese is de brandstof die geproduceerd wordt: bij natuurlijke fotosynthese worden koolhydraten gemaakt. Bij kunstmatige fotosynthese bestaat de brandstof uit waterstof of een koolstofhoudende brandstof als methaan, methanol of “stadsgas”.
De huidige energieinfrastructuur (pijpleidingen) is ingericht op vloeistoffen en aardgas, wat aansluit bij koolstofhoudende brandstoffen (vaak vloeibaar). Daarmee zijn ze gemakkelijker te integreren in de huidige energieinfrastructuur dan pure waterstof, dat als gas onder hoge druk opgeslagen en vervoerd moet worden. Een nadeel van koolstofhoudende brandstoffen is dat CO2 geconcentreerd moet worden uit de lucht, wat ook energie kost. Omdat met kunstmatige fotosynthese brandstoffen lokaal geproduceerd worden, is de technologie bij uitstek geschikt voor plaatselijk gebruik met minimale transport- en concentratieverliezen.
Zie: http://www.groenegrondstoffen.nl/downloads/Boekjes/19KunstmatigeFotosynthese.pdf
