Прорыв в искусственном фотосинтезе поможет превращать co2 в пластмассы и биотопливо

Прорыв в искусственном фотосинтезе поможет превращать co2 в пластмассы и биотопливо

Ученые Национальной лаборатории Лоренса Беркли и Университета Калифорнии, создали гибридную совокупность бактерий и полупроводниковых нанопроводов, которая имитирует фотосинтез. По словам исследователей, их совокупность универсальна, с высоким выходом, и при помощи воды, солнечного света и углекислого газа возможно взять химическую базу биоразлагаемых пластмасс, фармацевтических препаратов а также биологическое топливо.

Не смотря на то, что возобновляемые источники энергии неспешно берут на себя все солидную часть производства энергии в мире, ученые высказали предположение, что нынешние тенденции наращивания СО2 в отечественной атмосфере все еще смогут привести к важным последствиям, и сделать это стремительнее, чем мы ожидали.

Один из способов сохранить вредные выбросы под контролем, возможно хранение и сбор CO2 выходящего из дымовых труб, с применением материалов, таких как полимерные губки. Кое-какие ученые продвинулись дальше, трудясь над разработкой, которая может превращать углекислый газ в нужные побочные продукты, такие как карбонат кальция либо биологическое топливо — метанол и изобутанол. Но эти совокупности еще или владеют малой мощностью либо в начале экспериментальной стадии.

Приобретая воодушевление от матери-природы, ученые создали совокупность, которая применяет солнечный свет и воду, дабы преобразовать углекислый газ в широкий диапазон нужных веществ.

Неестественный фотосинтез не новая концепция — она была использована для расщепления воды на кислород и водород и синтеза муравьиной кислоты — но данный новый подход может поменять движение игры из-за продуктивности и своей универсальности.

Отечественная совокупность имеет потенциал, дабы коренным образом поменять химическую и нефтяную индустрии тем, что мы можем создавать топливо и химикаты в всецело возобновляемой среде, вместо того, извлекая их из земных недр, говорит Пейдонг Ян (Peidong Yang), что возглавлял изучение вместе с Кристофером (Christopher Chang) и Мишель Чанг (Michelle Chang).

Их изобретение применяет два разных вида бактерий вперемешку с нанопроволокой из титана и кремния. Кремниевая нанопроволока действует подобно миниатюрной солнечной батареи, поглощая входящий свет и производя электроны. Эти электроны после этого поглощаются Sporomusa Ovata, анаэробной бактерией, которая соединяет их с водой и превращает двуокись углерода в ацетат, универсальное химическое соединение.

В это же время, титан, имея хороший заряд, остается на месте электрона и употребляется для извлечения кислорода из воды. Кислород, со своей стороны, употребляется генномодифицированной бактерией E.Coli, дабы синтезировать требуемые химические вещества.

Массив нанопроволоки кроме этого действует как слой защиты для бактерий, укрывая их в чем-то сродни высокой траве, так что эти, в большинстве случаев, чувствительные к кислороду организмы смогут выжить в негативных условиях внешней среды, таких как дымовые газы.

В качестве доказательства работоспособности, ученые продемонстрировали, что их совокупность может преобразовать CO2 в химические вещества, включая горючее, полимеры и фармацевтические прекурсоры. Выход процесса оставляет до 26% для бутанола, 25% для аморфадеина, предшественника препарата артемизинин, и 52% для PHB — возобновляемых и биоразлагаемых пластмасс, не смотря на то, что эти цифры смогут вырасти еще больше, с будущими оптимизациями.

Эффективность преобразования солнечной энергии составила 0,38% по окончании 200 часов при неестественном солнечном свете, и команда уже трудится, дабы это улучшить.

Мы на данный момент трудимся над отечественной совокупностью второго поколения, которая имеет эффективность преобразования солнечной энергии 3%, поддающихся химической конверсии, говорит Ян. По окончании того, как мы сможем достигнуть эффективности преобразования 10% экономически действенным образом, разработка будет коммерчески жизнеспособной.

Данные исследований команды будут размещены в последнем выпуске издания Nano Letters.

по данным: pubs.acs.org

Топливо из углекислого газа


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: