Сейчас хорошо известно, что ископаемое топливо не может представлять энергетическое будущее нашей планеты. Их воздействие на окружающую среду разрушительно, поэтому наука продолжает искать доступные и более эффективные альтернативы. Интересная новинка пришла от исследователей из Гарвардского университета, которые разработали бионический лист , который имитирует фотосинтез хлорофилла и позволяет преобразовывать солнечную энергию в жидкое топливо .
«Это настоящая система искусственного фотосинтеза . Раньше для расщепления воды использовался искусственный фотосинтез, но это полная система от А до Я: мы далеко вышли за рамки эффективности фотосинтеза в природе », - объясняет Дэниел Ночера, профессор Гарвардского университета и соавтор исследования. Результаты исследования под названием «Биосинтетическая система расщепления воды с эффективностью сокращения выбросов CO2, превышающей фотосинтез» , были опубликованы в Science.
Как вы хорошо знаете, фотосинтез - это биохимический процесс, осуществляемый растениями, снабженными хлорофиллом, который благодаря действию солнечного света позволяет воде и двуокиси углерода превращаться в органические соединения , необходимые для жизни растений и животных. Искусственный лист, разработанный исследователями, воспроизводит этот процесс, поскольку он использует солнечную энергию для разрушения молекул воды и бактерий, питающихся водородом, для производства жидкого биотоплива . Существенная разница заключается в результатах, учитывая, что это устройство для преобразования солнечной энергии в биомассу имеет КПД 10% ,значительно выше 1%, доступного в природе с наиболее быстрорастущих растений.
«Если задуматься, фотосинтез потрясающий: он берет солнечный свет, воду и воздух и дает жизнь дереву. Это то, что мы делаем, хотя и более эффективно, потому что мы превращаем всю эту энергию в топливо », - объясняет Ночера.
Бионический лист представляет собой эволюцию долгого исследовательского пути . Первое разработанное устройство, хотя и способное использовать солнечную энергию для производства спирта (изопропанола), фактически столкнулось со многими ограничениями в катализаторе, используемом для запуска реакции. Чтобы получить водород на первом этапе процесса, исследователи прибегли к сплаву никеля, молибдена и цинка , который показал недостаток образования активных форм кислорода , вредных для бактерий, которым была назначена вторая фаза. Чтобы избежать этой проблемы, исследовательская группа была вынуждена запустить систему при слишком высоких напряжениях., что значительно снижает эффективность устройства.
Новая система смогла преодолеть эту критичность благодаря использованию катализатора из кобальто-фосфорного сплава , который не производит активных форм кислорода и, следовательно, позволяет снизить напряжение, увеличивая эффективность до 10%. Эти преимущества не заканчиваются, потому что эти новые катализаторы на 100% биологически совместимы и производить другие виды топлива (два спирты изобутанол и изопентанол), а также в качестве биоразлагаемого пластика , в результате работы бактерий.
Хотя исследователи уверены, что эффективность бионического листа можно еще больше повысить, устройство кажется готовым к испытаниям в коммерческих приложениях , не забывая при этом о его важности в гуманитарной области . По словам Ночера, бионический лист - важное открытие, которое демонстрирует, как можно получить лучшие результаты, чем сам фотосинтез. Теперь цель состоит в том, чтобы распространить его также в развивающихся странах , оставив обычные схемы передачи технологий.
Благодаря солнечному свету появляется альтернативное ископаемому топливу биотопливо, призванное защитить окружающую среду и улучшить качество жизни наиболее нуждающегося населения.
Читайте также:
- Биотопливо и пчелы: брак, который необязательно заключать
- Биометановый автомобиль, превосходящий бензиновый
- Сельское хозяйство и биоэнергетика: производство биотоплива неустойчиво и отнимает плодородные земли