Ученые научились очищать воздух с помощью искусственного фотосинтеза
Группа исследователей из университета Центральной Университета и Флориды штата Флорида создали новый материал, что под действием видимого света за счет неестественного фотосинтеза перерабатывает углекислый газ в органические вещества. Изучение размещено в издании Materials Chemistry A.
Попытки воспроизвести фотосинтез – преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей, предпринимаются в далеком прошлом, но сейчас они активизировались в связи с глобальным потеплением. Дело в том, что CO2, служащий исходным сырьем для фотосинтеза, по вкладу в парниковый эффект уступает лишь пару, содержащемуся в воздухе.
Фотокаталитические свойства известны для некоторых небиологических веществ, в частности для металлоорганических каркасов – кристаллических соединений, складывающихся из органических веществ и металлов. В большинстве случаев они проявляются при освещении ультрафиолетом, часть которого в солнечном свете образовывает только 4 процента. К тому же, в большинстве случаев в них употребляются очень дорогие металлы, такие как платина, иридий и рений. Вследствие этого применять их для неестественного фотосинтеза весьма дорого.
В собственной работе ученые решили применять металлоорганический каркас на базе значительно более дешёвого титана. Органическая часть по сути делала роль «антенны» для поглощения света. Мало модифицируя это вещество, исследователи имели возможность изменять диапазон света, в котором он трудится.
Они решили приспособить его для светло синий цвета.
Фотореактор. Matthew W. Logan / University of Central Florida
Для имитации солнечного освещения инженеры собрали «фотореактор» – цилиндр, обклеенный изнутри светодиодной лентой, излучающей светло синий свет. В цилиндра была подвешена колба с веществом, которую обдували углекислым газом. Догадка ученых подтвердилась и часть CO2 была преобразована в органические вещества: формиат и формамид, каковые возможно разглядывать как солнечное горючее и применять чтобы получить энергию.
В будущем ученые планируют увеличить КПД неестественного фотосинтеза и количество перерабатываемого CO2, и приспособить собственный материал для других диапазонов видимого света. Они кроме этого внесли предложение концепцию, заключающуюся в создании на фабриках с громадным числом выбросов парниковых газов особых очистных станций, каковые будут перерабатывать выделяемый производством CO2, перерабатывать его в энергию и возвращать ее на завод.
Это далеко не первое изучение, посвященное неестественному фотосинтезу. К примеру, в 2015 году ученые создали устройство, которое на свету расщепляет воду на водород и кислород для водородно-кислородных топливных элементов, а после этого в MIT продемонстрировали похожее устройство, в котором полученный углерод и водород из воздуха перерабатываются генно-модифицированными бактериями в жидкое горючее. Кое-какие исследователи предпочитают не создавать неестественные аппараты для фотосинтеза, а увеличивать эффективность фотосинтеза в растениях, как сравнительно не так давно сделала интернациональная группа исследователей.