Η χρήση ορυκτών καυσίμων ως βασική πηγή ενέργειας συνεπάγεται την έκλυση αέριων ρύπων και δη GHGs, που ευθύνονται σε μεγάλο βαθμό για την επιδεινούμενη περιβαλλοντική κρίση. Αρκετές λύσεις έχουν αναζητηθεί σε ΑΠΕ, ωστόσο όλες τους παρουσιάζουν μειονεκτήματα που καθιστούν μη-βιώσιμη, προς το παρόν, την επικράτησή τους έναντι των ορυκτών καυσίμων. Πολλά υποσχόμενες εναλλακτικές αναζητούνται στις τεχνολογίες τεχνητής και ημι-τεχνητής φωτοσύνθεσης, οι οποίες στοχεύουν στην προσομοίωση της φυσικής φωτοσύνθεσης. Συγκεκριμένα, αξιοποιώντας ως πηγή ενέργειας την ηλιακή ακτινοβολία και ως πρώτες ύλες Η₂Ο και CO₂ παράγουν Ο₂, χρήσιμα χημικά προϊόντα και εναλλακτικά καύσιμα. Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής είναι η συγκεντρωτική παρουσίαση και ανάλυση των αρχών που διέπουν τα πεδία τεχνητής (artificial photosynthesis, AP) και ημι-τεχνητής φωτοσύνθεσης (semi-AP), όπως επίσης των σχετικών τεχνολογικών εξελίξεων που σημειώθηκαν μέχρι σήμερα.

Πιο συγκεκριμένα, αναλύονται οι βασικές αρχές που διέπουν τόσο τη φυσική όσο και την τεχνητή φωτοσύνθεση, επεξηγούνται ο φυσικός και ο τεχνητός φωτοσυνθετικός μηχανισμός, αναφέρονται οι εξελίξεις στο πεδίο της μοριακής κατάλυσης για την εφαρμογή σε συστήματα ΑΡ και αναλύονται κατά χρονολογική σειρά οι εξελίξεις στις συσκευές ΑΡ, ενώ στη συνέχεια επεξηγούνται τα πλεονεκτήματα της ημι-τεχνητής φωτοσύνθεσης έναντι της ΑΡ, αναλύονται οι κύριες τεχνολογίες semi-AP και, τέλος, εξάγονται συμπεράσματα για τα θετικά και αρνητικά χαρακτηριστικά κάθε πεδίου και αναφέρονται οι κυριότερες μελλοντικές προοπτικές.

The use of fossil fuels as the main source of energy causes the release of several air pollutants including Green House Gases (GHGs), which are largely responsible for the worsening environmental crisis. Several solutions have been sought in renewable energy sources, but all of them have certain disadvantages that make their predominance over fossil fuels unsustainable for the time being. Promising alternatives can be found in artificial and semi-artificial photosynthesis technologies, which simulate natural photosynthesis by utilizing solar radiation as an energy source and H2O / CO2 as raw materials for producing O2, useful chemicals and alternative fuels.

The current work reviews the principles and related technological developments in the fields of artificial and semi-artificial photosynthesis, which include the following: Presentation and comparison of natural and artificial photosynthesis mechanisms and principles, developments in molecular catalysis and applications in AP systems, chronologically organized presentation and explanation of available AP devices, comparison of artificial and semi-artificial systems, presentation of available semi-artificial devices, concluding remarks and future perspectives.