
Nyansat SDU-professor vil lave brændstof af sol og vand
Professor Mirabbos Hojamberdiev (Khujamberdiev) er blevet ansat ved Mads Clausen Instituttet på SDU i Sønderborg. Han forsker i, hvordan sollys kan omdanne vand til grønt brændstof – uden CO₂-belastning – ved hjælp af fotokatalytiske materialer.
Allerede i 1874 foreslog Jules Verne i sin roman ”Den hemmelighedsfulde ø” en fremtid, hvor vand kunne udnyttes som en næsten uudtømmelig energikilde. Dengang var idéen ren science fiction, men i dag står vi på tærsklen til at omsætte Vernes litterære vision til videnskabelig virkelighed.
Professor Mirabbos Hojamberdiev, der netop er blevet ansat ved SDU, sigter nemlig mod at udvikle funktionelle materialer, der udelukkende ved hjælp af sollys kan spalte vand til brint og ilt. Dermed skabes det ultimative miljøvenlige brændstof: grøn brint.
Professor Mirabbos Hojamberdiev har modtaget ca. 22 millioner kroner fra Novo Nordisk Fonden til at lede et forskningsprojekt, der potentielt kan udløse et afgørende skift i, hvordan vi producerer ren brintenergi fra sol og vand. Konceptet kaldes ”soldrevet vandspaltning”.
”Man kan kalde det en form for kunstig fotosyntese: Vi bruger sollys til at spalte vand til brint og ilt i nærværelse af fotokatalytiske materialer og skaber dermed en energirig brintbærer uden CO₂-udledning.”
Teknologien er på vej fra laboratoriet til virkeligheden
Solbaseret vandspaltning – også kaldet Honda-Fujishima-effekten - blev første gang udforsket i 1970’erne, men er endnu ikke kommercielt udnyttet, da teknologien fortsat ikke er moden. Der er dog opnået betydelige fremskridt inden for de seneste 20 år: fra primitive laboratorieforsøg til pilotprojekter i dag. Stabiliteten og effektiviteten af systemet er betydeligt forbedret, men har endnu ikke nået et niveau, hvor det er rentabelt. Det vil professor Mirabbos Hojamberdiev lave om på.
Hojamberdievs forskning har til formål at udvikle nye materialer og styre deres krystalstrukturer for at opnå en mere stabil og effektiv omdannelse af solenergi til brint. Det skal tage teknologien fra laboratorier ud i den virkelige verden.
”Vi har brug for fotokatalytiske materialer, der kan holde længere og forblive effektive,” forklarer forskeren.
”Kort sagt har vi brug for fotokatalytiske materialer, der kan modstå vedvarende udsættelse for intensivt sollys og kontakt med vand uden at miste deres effektivitet.”
Grøn brint – mere end et buzzword
I dag er omkring 95% af verdens brint fremstillet af fossile brændsler – såkaldt ’grå brint’. Produktionen bidrager til drivhusgasudledninger og underminerer brints status som en grøn løsning. For at gøre brint virkelig bæredygtig skal den fremstilles af vedvarende energikilder, og her kommer solbaseret vandspaltning ind i billedet.
”Hvis den brint, der driver Europas transport og køretøjer, stammer fra kul eller naturgas, er den ikke ren,” forklarer Hojamberdiev. ”Vi har brug for ’grøn brint’, og solbaseret vandspaltning er en lovende og miljøvenlig proces. Med tiden kan denne teknologi gøre det muligt for lande med rigeligt sollys – såsom dem i Afrika eller Asien – helt at springe fossile brændstoffer over og bidrage til at opnå FN’s verdensmål for bæredygtig udvikling.”
En del af Danmarks grønne omstilling
I Danmark kan denne teknologi blive et afgørende element i Power-to-X-strategier. Den brint, der produceres, kan så bruges til transport, industri eller lagring af vedvarende energi. På den måde bliver det lettere at integrere grønne energikilder i energiforsyningen.
Etableringen af forskningslaboratorier til at udføre denne fascinerende forskning er allerede i gang, og unge, talentfulde forskere fra forskellige dele af verden vil slutte sig til professor Hojamberdievs forskerteam på SDU’s campus i Sønderborg i starten af det nye år. Målet er at opnå dybere indsigt i sammenhængen mellem struktur og ydeevne fra et grundvidenskabeligt perspektiv, så solbaseret vandspaltning i løbet af de næste 20 år kan udvikle sig fra et lovende grundforskningsfelt til en udbredt, kommercielt tilgængelig teknologi – lige så almindelig som de solpaneler, vi kender i dag.
”Udfordringen er at finde de rette fotokatalytiske materialer. Traditionelle fotokatalytiske materialer absorberer kun ultraviolet lys eller en lille del af det synlige lys. Vi vil skabe nye fotokatalytiske materialer, der kan opfange fotoner fra et bredere spektrum af det synlige lys. Jo flere fotoner fra det synlige spektrum materialet absorberer, desto højere effektivitet kan opnås, og det er en af nøgleparametrene for kommerciel anvendelse,” forklarer Hojamberdiev.
Hvad betyder det for dig og mig?
I sidste ende handler Hojamberdievs forskning om at sikre renere luft, mere bæredygtige energiforsyninger og større energiuafhængighed. Med billig, grøn brint kan landes energisystemer blive mere fleksible, hvilket på sigt kan føre til lavere energipriser og et opgør med fossile brændsler. Det er en udsigt, der lover godt for både kloden og fremtidige generationer.
”Vi har rigeligt med sollys og rigeligt med vand, og nu skal vi udvikle næste generations materialer, så vi opnår den bedst mulige måde at spalte vand ved hjælp af solen,” siger Hojamberdiev selvsikkert.
”Når alle brikkerne falder på plads, har vi en reel, bæredygtig løsning, der kan ændre den måde, vi bruger og lagrer energi på.”
”Her på SDU kan jeg kombinere min uddannelsesbaggrund og brede internationale forskningserfaring inden for avanceret materialeforskning med ekspertisen på SDU og Mads Clausen Instituttet, og på den måde integrere danske kompetencer og ekspertise i den internationale indsats for at knække koden fra sol til brint.”
Faktaboks:
Professor Mirabbos Hojamberdiev har været en internationalt mobil forsker, der har udført forskning i forskellige laboratorier rundt om i verden og modtaget en række internationale anerkendelser, herunder RECRUIT-bevillingen fra Novo Nordisk Fonden, Atta-ur-Rahman-prisen fra The World Academy of Sciences (TWAS), Georg Forster Research Award fra Alexander von Humboldt-stiftelsen, 2018 IUPAC CHEMRAWN VII Prize for Green Chemistry og 2023 IUPAC-Zhejiang NHU International Award for Advancements in Green Chemistry fra International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), Fulbright Visiting Scholarship, postdoc-stipendier fra Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), Alexander von Humboldt-stiftelsen, EU’s Marie-Curie-stipendium m.m.
Hvad er soldrevet vandspaltning?
I naturen bruger planter sollys, vand og CO₂ til at producere energirige stoffer gennem fotosyntese. Kunstig fotosyntese – eller soldrevet vandspaltning – låner fra det samme princip, men forenkler kemien: Sollys rammer et særligt fotokatalytisk materiale i vand, hvilket fører til dannelsen af brint- og iltgasser.