Materiał ten symuluje naturalny proces fotosyntezy. Wykorzystując dwutlenek węgla i światło słoneczne, jest w stanie wytworzyć mrówczan, rodzaj paliwa wolnego od emisji
Przekształcając dwutlenek węgla i światło słoneczne w czyste paliwo zwane kwasem mrówkowym, alternatywne źródło energii, które nie zawiera emisji i substancji toksycznych – to osiągnięcie technologiczne wykorzystuje proces, który odtwarza naturalną fotosyntezę roślin.
Grupa naukowców z Uniwersytetu Cambridge opracowała innowacyjny sztuczny liść, który może przekształcać zanieczyszczenia w energię.
Ta nowa technologia, przedstawiona w artykule opublikowanym w czasopiśmie Cell, jest przedstawiana jako realne rozwiązanie pozwalające zmniejszyć zależność od paliw kopalnych i przejść w kierunku zrównoważonego przemysłu chemicznego. Liść, opisywany jako system „biohybrydowy”, łączy półprzewodniki organiczne z enzymami pochodzącymi z bakterii, osiągając bezprecedensową wydajność poprzez autonomiczną transformację CO₂ i wody w czystą energię bez pozostawiania zanieczyszczających odpadów.
Innowacja naśladująca naturę
Projekt jest kierowany przez profesora Erwina Reisnera z Wydziału Chemii Yusuf Hamied, który podkreślił, że „musimy znaleźć sposoby na odkopalizowanie tego tak ważnego sektora”, odnosząc się do przemysłu chemicznego, odpowiedzialnego za około 6% globalnych emisji. Jego zespół od ponad dziesięciu lat doskonali systemy sztucznej fotosyntezy w celu zrównoważonego wytwarzania ekologicznych paliw.
W tej nowej wersji naukowcom udało się sprawić, że urządzenie działa stabilnie przez ponad 24 godziny z rzędu, czyli dwa razy dłużej niż poprzednie modele. Taką wydajność udało się osiągnąć dzięki dodaniu enzymu pomocniczego do porowatej struktury tytanowej, co pozwoliło zrezygnować z niestabilnych dodatków chemicznych i działać w prostym roztworze wodorowęglanu, podobnym do wody gazowanej.
Wysoka wydajność i czysta produkcja
Podczas testów laboratoryjnych sztuczny liść osiągnął niemal idealną wydajność, przekierowując elektrony do reakcji wytwarzających energię. Uzyskany mrówczan został następnie wykorzystany w reakcji łańcuchowej, w wyniku której powstał związek stosowany w przemyśle farmaceutycznym, o wysokim stopniu czystości i bez szkodliwych produktów ubocznych.
Jedną z głównych nowości jest wykorzystanie materiałów organicznych jako absorberów światła, co stanowi nowatorskie podejście w urządzeniach tego typu. Ulepszenie to sprawia, że sztuczny liść staje się punktem odniesienia w badaniach nad energią odnawialną, ponieważ łączy niewielki wpływ na środowisko z dużą zdolnością do wytwarzania ekologicznych paliw i produktów chemicznych bez zanieczyszczeń.
Według naukowców rozwój ten stanowi krok w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym opartej na zrównoważonym rozwoju. „Udowodniliśmy, że możliwe jest wytwarzanie wydajnych, trwałych i wolnych od toksycznych komponentów urządzeń słonecznych” – powiedział Reisner. Badania te stanowią precedens dla przyszłych zastosowań w sektorach przemysłowych, które dążą do zmniejszenia swojego śladu węglowego bez utraty wydajności.
