කෘතිම ප්‍රභා සංශ්ලේෂණය : හැඳින්වීමක්

වඩාත්ම බුහුටි බලශක්ති ප්‍රභවයක (මූලයක) ලක්ෂණ ලෙස බහුලතාවය, ලාභදායි බව හා පරිසර හිතකාමී බව යයි සලකතොත් මිනිසුන්ට වඩා ශාක බෙහෙවින් බුහුටිය. ලොව වඩාත්ම කාර්යක්ෂම බලශක්ති සැපයුම ශාක මගින්  වැඩි දියුණු කරනු ලැබ ඇත්තේ වසර බිලියන ගණනක් තිස්සේ ය: ඒ ප්‍රභාසංස්ලේෂණය(photosynthesis) යනුවෙන් හදුන්වන ක‍්‍රියාදාමය තුළිනි. එහිදී සිදුවන්නේ සූර්යාලෝකය, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් (CO₂) සහ ජලය ප්‍රයෝජනයට ගත හැකි ඉන්ධනයක් බවට පරිවර්තනය කිරීම සහ එම ක්‍රියාදාමයේ දී ප්‍රයෝජනවත් ඔක්සිජන් විමෝචනය කිරීම යි.

(ඇල්ගේ ශාකද ඇතැම් බැක්ටීරියාද මෙන්ම) ශාක ගතහොත් ‘ප්‍රයෝජනයට ගත හැකි ඉන්ධන’ ලෙස සැලකෙන්නේ කාබොහයි‍ඩ්‍රේට, ප්‍රෝටීන සහ මේදයි. අනෙක් අතට ඉන්ධන ලෙස මානවයන් නම් සොයන්නේ සිය මෝටර් රථය ධාවනය කිරීම සඳහා අවශ්‍ය ද්‍රව ඉන්ධන හෝ නිවසේ ශිතකරණ, වායුසමීකරණ ආදිය ක්‍රියාකාරිම සඳහා  අවශ්‍ය විදුලිබලය ආදියයි. පරිසරයට හානිකරන, වියදම් අධික එමෙන්ම ක්‍රමයෙන් හිග වී යන අපේ ඉන්ධන ගැටලු විසඳීම සඳහා අපට ප්‍රභාසංස්ලේෂණය දෙසට යොමු විය නොහැකි යයි ඉන් කියැවෙන්නේ නැත. බලශක්තිය නිපදවීම සඳහා ශාක යොදා ගන්නා ක්‍රමවේදයම (අවසාන ප්‍රතිදානයෙහි හෙවත් නිෂ්පාදනයෙහි) යම් වෙනස්කම් සහිතව කෘතිමව යොදා ගත හැකි ක්‍රමයක් ගැන විද්‍යාඥයෝ දැන් කලක සිටම සොයා බලමින් සිටිති.

ශක්තිය වශයෙන් වෙන කිසිවක් නොමැතිව සූර්යා ලෝකය පමණක් යොදා ගෙන ශාක අති දැවැන්ත බලශක්ති පරිවර්තනයන් සිදු කරයි. සෑම වසරකම ශාක මගින් කාබන් ඩයොක්සයිඩ් (CO₂) මෙට්‍රික් ටොන් බිලියන 1,000 ක් ඓන්ද්‍රීය ද්‍රව්‍ය ලෙස පරිවර්තනය කරනු ලැබේ. ඒ කියන්නේ ආහාර ස්වරූපයෙන් සතුන්ට බලශක්තිය ලෙස පරිවර්තනය කරනු ලැබේ. මෙය සිදුකරන්නේ ඇත්තටම පෘථිවිය මතට පතිත වන සූර්යාලෝකයෙන් 3%ක් පමණක් යොදා ගනිමිනි.

සූර්යාලෝකයෙහි පවතින ශක්තිය ආභාවිත (පාවිච්චියට ගෙන නොමැති) සම්පතකි. එය නියම ලෙස අවබෝධ කරගැනීම අප අරඹා ඇත්තේ දැන්ය. සාමාන්‍යයෙන් අර්ධ-සන්නායක පාදක කරගත් ක්‍රමයක් වන ප්‍රකාශ වෝලටීය කෝෂ තාක්ෂණය (photovoltaic-cell technology) වියදම් අධික, කාර්යක්ෂම තාවයෙන් එතරම් ඉහළ නැති ක්‍රමයකි. එයට සිදුකළ හැක්කේ සුර්යාලෝකය ක්ෂණිකව විදුලිය බලය බවට හැරවීම පමණකි. අනාගත භාවිතය සඳහා  ගබඩා කර තැබීමේ හැකියාව නොමැත (කෙසේ වෙතත්, මෙම තත්ත්වය දැන් දැන් වෙනස් වෙමින් පවතී.) එහෙත් කෘතිම ප්‍රභාසංස්ලේෂණ ක්‍රමයකට හෙවත්, ශාක තුළ සිදුවන ක්‍රියාදාමය අනුකරණය කෙරෙන ප්‍රකාශ විද්‍යුත් රසායනික කෝෂවලට, අපේ ජීවිත බලගැන්වීමට ඕනෑකරන පරිසර හිතකාමී ‘වායු’ සහ විදුලිබලය නිමක් නොමැතිව, එමෙන්ම ගබඩා කර තබා ගත හැකි ආකාරයකින්ද සාපේක්ෂව අඩුවියදමකින්ද සැපයීමේ විභවය ඇත. එහෙත් මේ ගැන වැඩි දුර කරුණු කාරණා වටහා ගැනීමට නම් කෘතිම ප්‍රභා සංස්ලේෂණය කොපමණ දුරක් ඉිදිරියට ගොස් ඇත්ද? කෘතිම ප්‍රභාසංස්ලේෂණ ක්‍රම මොනවාද? වෙනත් බලශක්ති පරිවර්තන ක්‍රම මෙන් මෙය සඳහා  සැලසුම් නිර්මාණය කිරීමේ දී ඇතිවන ගැටලු මොනවාද? යනාදි කරුණු ගැන පළමුව සාකච්ඡා කළ යුතුය.

ශාක මගින් පරිපූර්ණත්වයට පත් කර ඇති ප්‍රභාසංස්ලේෂණය ප්‍රතිනිර්මාණය සඳහා බලශක්ති පරිවර්තන පද්ධතියකට ඉතා වැදගත් කාර්යයන් දෙකක් ඉටු කළ යුතු වේ: සූර්යාලෝකය ඵලදායීව යොදා ගැනීම සහ ජල අනු කඩා වෙන් කිරීම එම කාර්ය දෙකයි(මේ සඳහා නැනෝ තාක්ෂණය යොදා ගැනීමට බොහෝ දුරට සිදුවෙනු ඇත). ශාක මෙම කාර්යයන් සාක්ෂාත් කරගන්නේ සූර්යාලෝකය උරාගන්නා ක්ලෝරොෆිල් සහ H₂O (ජලය) අණු හයිඩ්‍රජන්, ඉලෙක්ට්‍රෝන හා ඔක්සිජන් (ප්‍රෝටෝන) බවට කඩා බෙදීම පිණිස එම සූර්යාලෝකය යොදා ගන්නා ප්‍රෝටීන හා එන්සයිම එකතුවක් භාවිත කිරීමෙනි. ඉන් අනතුරුව කාබන් ඩයොක්සයිඩ් (CO₂) කාබොහයිඩ්‍රේට් බවට හැරවීමට ඉලෙක්ට්‍රෝන හා හයිඩ්‍රජන් යොදා ගන්නා අතර ඔක්සිජන් පිටමං කෙරේ.

මිනිස් අවශ්‍යතා සපුරාලීම පිණිස කෘතිම පද්ධතියක් ක‍්‍රියාත්මකවීමට නම් ප්‍රතිදානය වෙනස්විය යුතු වේ. ප්‍රතික්‍රියාව අවසානයේ ඔක්සිජන් මුදා හැරීම වෙනුවට එවැනි පද්ධතියක් මගින් ද්‍රව හයිඩ්‍රජන් ද (හෝ සමහරවිට මෙතෙනොල්) මුදාහැරිය යුතුය. එම හයිඩ්‍රජන ද්‍රව ඉන්ධනයක් ලෙස ඉඳුරාම යොදා  ගැනීමට හෝ ඉන්ධන කෝෂයකට යොමු කළ හැකිය. ක්‍රියාදාමය මගින් හයිඩ්‍රජන් නිපදවීම නම් ගැටලුවක් නොවේ. ඒ මොකද එය දැනටමත් ජල අණුවල අඩංගුවන බැවිනි. එලෙසම, සුර්යාලෝකය හසුකර ගැනීම ද ගැටලුවක් නොවේ. මන්ද වර්තමානයේ පවතින සූර්ය බලශක්ති පද්ධති මගින් එය සිදුකරන හෙයිනි.

අසීරුතම කාර්යය වන්නේ හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය කෙරෙන රසායනික ක්‍රියදාමයට මගපාදනු වස් අවශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රෝන, ජල අණු විභේදනයෙන් ලබා ගැනීමයි. ජලය විභේදනය සඳහා වෝල්ට් 2.5ක පමණ බලශක්ති යෙදවුමක් අවශ්‍ය වේ. එයින් අදහස් කෙරෙන්නේ මේ ක්‍රියාදාමයට උත්ප්‍රේරකයක්, එනම් සියල්ල ඉදිරියට ගෙනයාම සඳහා යම් දෙයක් අවශ්‍ය බවයි. උත්ප්‍රේරකය සූර්යයාගේ ෆෝටෝන(photon) හා ප්‍රතික්‍රියාකරමින් රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවකට මුල පුරයි. මේ සම්බන්ධයෙන් පසුගිය වසර දහය තුළ වැදගත් වර්ධනයන් ගණනාවක්ම දැක ගත හැකිය. එම උත්ප්‍රේරක කිහිපයක් ගැන මෙන්ම කෘතිම ප්‍රභාසංස්ලේෂණය යොදා ගත හැකි ක්ෂේත්‍ර පිළිබඳවත් තවත් ලිපියකින් විස්තර කෙරෙනු ඇත.

How Stuff Works හි How Artificial Photosynthesis Works ලිපිය ඇසුරෙනි