Redan i början av 1980-talet kände Villy Sundström en fascination över fotosyntesen, naturens egen lösning på energifrågan. Fotosyntesen omvandlar solens strålar till lagrad energi via kemiska reaktionssteg i superfart. För Villy Sundström har det känts självklart att ägna en stor del av yrkeslivet åt just solens potential som energikälla för mänskligt bruk. Att inte utnyttja solenergin är dumt, menar han.
– Och att börja bygga ut kärnkraften igen vore direkt sinnesslött! Det visar på en avsaknad av all insikt om vad kärnkraft innebär, säger han.
Elektronstudier
Villy Sundström har under sina fyrtio år som forskare i fysikalisk kemi ägnat särskilt intresse åt elektronernas extremt snabba flygfärd. Det är nämligen just elektronerna som får det smått magiska att hända i växternas och bakteriernas fotosyntes. Vad som konkret inträffar är att solljusets energirika partiklar fångas in av klorofyllet. Denna energi förs över till elektroner som då hamnar i ett så kallat exciterat tillstånd. Energin hos de exciterade elektronerna används därefter till att spjälka vatten, det vill säga bryta den kemiska bindningen mellan syreatomer och väteatomer i vattenmolekylerna.
Enligt Villy Sundström är detta själva hjärtat i fotosyntesens flerstegsprocess och även den del som är av intresse vid utveckling av solceller och produktion av solbränsle. Antingen utnyttjar man elektronerna för att skapa elektrisk ström i en solcell, eller så skulle man kunna utnyttja de frigjorda väteatomerna för att göra ett solbränsle bestående av exempelvis vätgas.
Men att försöka härma naturens händelseförlopp genom att skapa konstgjord fotosyntes är lättare sagt än gjort. Naturen är för komplex.
– Kolla bara på ett enskilt protein, det är sagolikt komplicerat. Och att få ett pigment på exakt rätt avstånd och med korrekt orientering i fotosynteskedjan är svårt, säger Villy Sundström.
Värdefull kunskap om fotosyntesen
Han konstaterar samtidigt att forskarvärlden har lärt sig massor av naturens egen fotosyntes, värdefull kunskap för många av de pågående och nya projekt som strävar efter att hitta smarta lösningar på behovet av både solceller och solbränsle. Ett av de mest intressanta pågående projekten är enligt Villy Sundström det konstgjorda lövet, från forskning vid Harvarduniversitetet. Det konstgjorda lövet kombinerar solceller med två enkla katalysatorer som både sönderdelar vatten och producerar vätgas. Det finns även en variant med integrerade bakterier där vätgasen utgör energi till bakterierna, som genom att binda koldioxid producerar ett kolbaserat bränsle – precis som fotosyntesen.
Krävs samarbete
Internationellt sett existerar en myriad av olika projekt kring solceller och solbränsle, vilket också delvis återspeglas i bredden av forskningsinsatser vid Lunds universitet. Och oavsett vilken inriktning ett specifikt forskningsprojekt har så behövs samarbete mellan flera olika kompetensområden, konstaterar Villy Sundström. För några år sedan startade han ett projekt tillsammans med bland andra Kenneth Wärnmark, professor vid en annan kemiavdelning, kring en större satsning på att utveckla järnbaserade solceller (se vidstående artikel).
Villy Sundström har nu som emeritusprofessor trappat ner på forskningen, men har kvar sin bas i spektroskopins experimentella metoder, där man exempelvis använder extremt korta pulser av laserljus eller röntgenstrålning. Med hjälp av dessa pulser kan man i detalj studera elektronernas reaktionssteg, deras rörelse, hur de ändrar spinnriktning, hur kemiska bindningar bildas och bryts. Allt i syfte att framställa bättre och bättre molekyler och material för framtida solceller och solbränsleproduktion.
