Fotosynthese is een vitaal proces waarbij planten zuurstof produceren. Het bestaat uit de synthese van organische verbindingen met de deelname van koolstofdioxide uit de lucht, water met minerale zouten verkregen uit de bodem en zonne-energie.
Hierbij wordt lichtenergie omgezet in chemische energie. Dit is hoe groene planten en sommige bacteriën met geschikte assimilatiepigmenten zichzelf voeden. De zuurstof die vrijkomt bij fotosynthese is essentieel voor het leven van zowel de mens als vele andere levende organismen. Daarom is de zorg voor groen zo belangrijk. Als de planten zouden sterven, zou de zuurstof op aarde opraken, wat natuurlijk alle andere organismen zou doden.
Wat bepaalt de intensiteit van fotosynthese?
Fotosynthese kan sneller of langzamer zijn, afhankelijk van verschillende belangrijke factoren. De belangrijkste factor is natuurlijk de hoeveelheid licht die de plant bereikt. Hoe groter de intensiteit van de lichtstralen die op de bladeren en de stengel vallen, hoe sneller de fotosynthese zal plaatsvinden. Elke plant heeft zijn eigen favoriete lichtkleuren. Sommige absorberen blauw licht het meest, andere geven de voorkeur aan geel en groen licht.
Het hangt allemaal af van de soort en de chemische structuur van het assimilerende pigment in de plant. Onder gunstige omstandigheden kunnen planten (vooral hun bladeren) ongeveer 5% van de lichtenergie gebruiken om deze om te zetten in chemische energie.
Aangezien kooldioxide CO2 een voedsel is voor planten, is ook de hoeveelheid van dit gas in de lucht van groot belang tijdens het fotosyntheseproces. Hoe hoger de concentratie kooldioxide, hoe sneller de energieomzetting plaatsvindt. Deze stelling geldt echter niet voor hoge gasconcentraties, omdat CO2-concentraties boven de 1% de fotosynthese remmen en bovendien kunnen hoge concentraties kooldioxide gif.webptig zijn voor planten.
Het proces van het omzetten van energie in planten kan worden beperkt door temperatuur. Zoals je gemakkelijk kunt raden, fotosynthetiseren planten alleen binnen een bepaald temperatuurbereik. Bergplanten die duurzamer zijn dan de onderste bloemen, kunnen vorst overleven, maar ze komen net onder nul.
Dit is de ondergrens tegen fotosynthese. De tolerantie voor hoge temperaturen is veel hoger, aangezien de bovengrens maar liefst 55 graden Celsius is. De hoeveelheid water waartoe de plant toegang heeft, is niet direct betrokken bij de fotosynthese, maar indirect kan het gebrek aan water het hele proces aanzienlijk remmen.
Een uitgedroogde plant sluit de huidmondjes of sluit deze volledig af, wat grotendeels verhindert dat ze koolstofdioxide opneemt, en dus de efficiëntie van de fotosynthese aanzienlijk vermindert.
Het belang van fotosynthese voor het milieu
Fotosynthese is een natuurlijk proces dat van groot belang is voor alle levende organismen op aarde. Zonder fotosynthese zou het leven op aarde praktisch onmogelijk zijn. Zonder zuurstof en andere producten van fotosynthese zouden we niet kunnen eten, energie verwerken en vooral niet ademen.
De sleutelfactor is natuurlijk zuurstof, wat absoluut essentieel is voor aërobe organismen in het proces van respiratoire fosforylering, het belangrijkste stadium van de ademhaling. Dit is echter niet de enige functie van dit gas. Atmosferische zuurstof in de stratosfeer draagt ook bij aan de vorming van ozon, d.w.z. zuurstof met drie atomaire moleculen.
Stralen van ultraviolette straling van de zon interageren met atmosferische zuurstofmoleculen, wat resulteert in de vorming van twee afzonderlijke zuurstofmoleculen. Dan reageert een van hen met het dubbele zuurstofmolecuul en produceert ozon.
De zogenoemde de ozonlaag die onze planeet beschermt tegen de schadelijke effecten van gevaarlijke zonnestralen en helpt om de juiste temperatuur op aarde te behouden.
Interessant is dat de planten zelf ook zuurstof nodig hebben om te ademen, vooral tijdens de zogenaamde donkere fase van fotosynthese. Het percentage opgenomen zuurstof ten opzichte van het geproduceerde is echter verwaarloosbaar. Planten zijn een onuitputtelijke bron van zuurstof en energie. Daarom is het zo belangrijk om de vegetatie te verzorgen en te beschermen.
Kunstmatige fotosynthese
In de jaren zeventig werd het concept ontwikkeld om natuurlijke fotosynthese opnieuw te creëren in kunstmatige laboratoriumomstandigheden. Dit idee bevindt zich nog in de onderzoeksfase en tot nu toe is het niet mogelijk geweest om het meest bruikbare en benodigde proces ter wereld te kopiëren, maar wetenschappers geven niet op.
Er waren veel ideeën, maar een passende oplossing voor het probleem blijft een raadsel. Wetenschappers hebben hun hoop gevestigd op een kunstmatig fotosynthesesysteem gemaakt van ruthenium en ijzer dat licht zal absorberen, en mangaan waarop het reactiecentrum zal worden gebaseerd.
Het kunstmatig produceren van hoogenergetische chemicaliën met behulp van zonne-energie, koolstofdioxide en water zou buitengewoon gunstig zijn voor onze planeet. Waarschijnlijk zou zo'n ontdekking helpen om aan de vraag naar energie te voldoen, wat het probleem van de energiecrisis die al tientallen jaren aan de gang is, zou oplossen.
Bovendien zou kunstmatige fotosynthese helpen om overtollige schadelijke koolstofdioxide uit de atmosfeer te gebruiken, wat mogelijk ook de gevaarlijke uitzetting van het ozongat zou kunnen stoppen. Wetenschappers hopen ook dat het laboratoriumproces ook een zuiniger alternatief kan zijn voor het verkrijgen van waterstof.