Шесть химиков из Чикагского университета разработали новую систему искусственного фотосинтеза, которая в десять раз более продуктивна, чем существующие: она может предоставить нам устойчивый и более эффективный способ производства 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 энергия света преобразуется в органическое вещество, например, в глюкозу. 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, который очень сложен.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Catalysis (Я связываю это здесь) демонстрирует новую искусственную систему фотосинтеза, гораздо более продуктивную, чем предыдущие версии. В то время как обычный фотосинтез превращает углекислый газ и воду в углеводы, искусственный фотосинтез может создать этанол, метан или другие источники топлива.
«Это то, чего никогда раньше не делалось», — сказал он. Венбин Лин, профессор химии Чикагского университета и старший автор исследования.
Как работает процесс
Лин и его коллеги представили то, что никогда не было включено в современные системы искусственного фотосинтеза: аминокислоты. Это добавление улучшило обе половины реакции: процесс, который расщепляет воду, и тот, который добавляет электроны и протоны к углекислому газу.
Достигнутые результаты все еще имеют большие возможности для улучшения: искусственный фотосинтез все еще далек от производства достаточного количества топлива для его использования в больших масштабах. «Его еще нужно значительно улучшить, чтобы производить достаточно 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, ее можно будет использовать во многих системах».
