Шесть химиков из Чикагского университета разработали новую систему искусственного фотосинтеза, в десять раз более производительную, чем существующие, — она может предоставить нам устойчивый и более эффективный способ получения энергии из солнечного света.
Процесс искусственного фотосинтеза использует свет для преобразования углекислого газа в топливо. Он производит органические молекулы из простых неорганических молекул благодаря солнечной энергии: процесс фотосинтеза происходит, когда световая энергия преобразуется в органическое вещество, такое как глюкоза. Растения используют фотосинтез для создания собственной пищи.
Искусственный фотосинтез
В течение последних двух столетий люди полагались на ископаемое топливо как на источник энергии. Сотни миллионов лет фотосинтеза заключены в комфортном и энергоемком веществе. Но доступность ограничена, а потребление ископаемого топлива оказывает огромное негативное влияние на климат Земли.
По этой причине ученые изучают «искусственный фотосинтез» как метод создания топлива: чрезвычайно сложный процесс, поскольку он требует изменения химического состава растения, что очень сложно.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Catalysis (Я связываю это здесь) показывает новую систему искусственного фотосинтеза гораздо более продуктивную, чем предыдущие версии. В то время как обычный фотосинтез превращает углекислый газ и воду в углеводы, искусственный фотосинтез может создавать этанол, метан или другие источники топлива.
«Это то, что никогда не делалось раньше», — сказал он. Венбин Лин, профессор химии Чикагского университета и старший автор исследования.
Как работает процесс
Лин и его коллеги представили то, что никогда не использовалось в современных системах искусственного фотосинтеза: аминокислоты. Это добавление улучшило обе части реакции: процесс, который расщепляет воду, и тот, который добавляет электроны и протоны к углекислому газу.
Полученные характеристики все еще имеют достаточно возможностей для улучшения: искусственный фотосинтез все еще далек от производства достаточного количества топлива для использования в больших масштабах. «Еще многое предстоит улучшить, чтобы производить достаточное количество метана для нашего потребления».
Однако, помимо топлива, это открытие уже может быть использовано для многих других крупномасштабных химических реакций. Производство предметов повседневного обихода, таких как наркотики и нейлон, потребует минимального количества исходных материалов.
«Многие из этих фундаментальных процессов одинаковы», — говорит Лин. «Если вы разработаете хорошую химию, их можно включить во многие системы».
