Технология искусственного фотосинтеза очистит воздух от парниковых газов
2,4 миллиарда лет назад фотосинтезирующие организмы кардинальным образом изменили состав атмосферы Земли, интенсивно перерабатывая углекислый газ и наполняя её свободным кислородом. Это явление, названное кислородной катастрофой, полностью определило дальнейшее развитие жизни на планете.
Со школьной скамьи многие знают, что фотосинтез – это процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету, в ходе которого в окружающую среду выделяется кислород. Профессор Фернандо Урибе-Ромо (Fernando Uribe-Romo) из университета центральной Флориды вместе с группой студентов разработал технологию, которая инициирует процесс, схожий по результату с фотосинтезом, в синтетическом материале, известном как металл-органическая каркасная структура.
Но если растения с помощью фотосинтеза добывают себе пищу, команда планирует перерабатывать парниковые газы, в частности, всё тот же углекислый газ, в чистый воздух при одновременном производстве так называемого солнечного топлива. Под последним термином принято понимать некое синтетическое химическое топливо, которое было получено с помощью энергии солнечного света в ходе различных химических реакций. Как и любое другое топливо, оно может быть использовано для получения другой энергии, которую можно направить в полезное русло.
Идея запуска искусственного фотосинтеза не нова, но до сих пор учёным не удавалось достаточно эффективно использовать солнечный свет, необходимый для начала химического превращения. Ультрафиолетовые лучи имеют достаточно энергии, необходимой для формирования химических связей, но доля таких волн в долетающем до нас свете составляет всего 4%. Видимый свет гораздо более распространён, но чтобы использовать его для запуска реакции, необходимы особые материалы.
В предыдущих работах исследователи экспериментировали с различными материалами, способными поглощать видимый спектр, такими как платина, рений и иридий. Но эти металлы слишком редки и дороги, чтобы сделать технологию экономически привлекательной.
Поэтому Урибе-Ромо использовал титан с добавлением органических молекул N-алкил-2-аминополиэтилентерефталата, которые действовали как светособирающие антенны, настроенные на поглощение синего света.
Команда собрала цилиндрический фотореактор, снабжённый синим светодиодным освещением. В камеру медленно подавали определённое количество углекислого газа и наблюдали его превращение в две восстановленные формы углерода — формиат и формамид. Эти вещества как раз и являются "солнечным топливом".
"Глобальная идея заключается в том, чтобы строить рядом с электростанциями предприятия, которые будут захватывать большое количество выпускаемого ими CO2, перерабатывать его с получением энергии и поставлять её обратно на электростанцию, – говорит Урибе-Ромо в пресс-релизе университета.
Ещё одна привлекательная идея – это использование нового материала или его будущих аналогов при строительстве. Только представьте себе, что крыша, выложенная черепицей из него, будет очищать воздух в окрестностях жилища, тут же производя энергию для питания всех электрических устройств.
Область разработки альтернативных источников энергии сейчас крайне востребована, особенно в связи с ухудшающейся экологической ситуацией на планете. Последние новости о её достижениях можно найти в специальном разделе проекта "Вести.Наука".