Представьте, что вы можете развить ту же силу растений, что и фотосинтез. Мы могли бы удовлетворить наш растущий спрос на энергию с помощью зеленого водорода и биодизеля с нулевым уровнем выбросов углерода. Ученые пытались достичь этой цели на протяжении десятилетий: 8 июня следующего года химик Ченгюй Лю проиллюстрируетЛейденский университет, в Голландии, еще один шаг вперед в технологии искусственного фотосинтеза. Теперь цель уже в пределах нашей досягаемости в этом столетии.
Вы движетесь вперед к революции
Именно Чэньюй Лю, один из ведущих исследователей искусственного фотосинтеза, устанавливает «дорожную карту» революции. «Я думаю, что первое реальное применение искусственного фотосинтеза будет уже через двадцать лет». Добавлю, что, учитывая сроки принятия, потом потребуется еще лет 20-30 на его широкомасштабное использование. Это приводит нас примерно к 2070 году. Неплохо для цели, которая до недавнего времени считалась невозможной.
Настоящий зеленый водород
Транспортные средства на водороде уже существуют, но производство этого вектора требует значительного количества энергии. «Зеленый» водород, о котором сегодня говорят, просто означает, что энергия для его получения исходит от ветряной турбины или солнечной панели, а не от угля, газа или нефти. При искусственном фотосинтезе энергия для производства водорода будет поступать непосредственно от солнца.
Каким будет наш мир, когда искусственный фотосинтез станет стандартом? Будут ли у нас «искусственные деревья с искусственными листьями» для удовлетворения наших энергетических потребностей?
Лю больше думает о широком распространении (как сегодня солнечные панели на крышах) или о больших фотосинтезирующих установках в пустыне. Однако важно снизить цены и оптимизировать устройства — уже одно это приведет к массовому внедрению.
«Было бы здорово, если бы мы могли использовать морскую воду, — говорит ученый, — потому что ее много. Мы бы использовали устройства, производящие очень дешевую энергию с бесплатным солнечным светом, бесплатной морской водой и бесплатным CO2».
Два ключевых компонента для искусственного фотосинтеза: расщепление воды и восстановление CO 2
Искусственный фотосинтез, как и естественный у растений, состоит из двух процессов. Одним из них является расщепление воды на водород и кислород. Второй – преобразование углекислого газа в богатые энергией углеводороды. Цель состоит в том, чтобы создать устройство, которое одновременно снижает уровень CO 2 в воздухе и производит топливо и кислород.
В своей докторской диссертации Лю сосредоточился на первой части: получении водорода и кислорода из воды. Ускоритель реакции или катализатор может помочь сделать эту реакцию более энергоэффективной. Лю разработал стратегии создания более эффективных катализаторов. Идеальный катализатор не только эффективен, но также экономичен и легко доступен. Перевожу: в нем не должно быть редких металлов.
Исследование Лю продвинуло область искусственного фотосинтеза, открыв новые правила проектирования и методы эффективного фотокатализа. «Результаты дают необходимые знания и практический подход. Я с нетерпением жду продолжения своей работы».
