Loading

Прорыв в искусственном фотосинтезе поможет превращать CO2 в пластмассы и биотопливо

Создано 29.04.2015 03:13
Автор: Natali

Прорыв в искусственном фотосинтезе поможет превращать CO2 в пластмассы и биотопливо. Facepla.net последние новости экологии

Ученые Национальной лаборатории Лоренса Беркли и Университета Калифорнии, создали гибридную систему бактерий и полупроводниковых нанопроводов, которая имитирует фотосинтез. По словам исследователей, их система универсальна, с высоким выходом, и при помощи воды, солнечного света и углекислого газа можно получить химическую основу биоразлагаемых пластмасс, фармацевтических препаратов и даже биотопливо.

Хотя возобновляемые источники энергии постепенно берут на себя все большую часть производства энергии в мире, ученые предположили, что нынешние тенденции наращивания СО2 в нашей атмосфере все еще могут привести к серьезным последствиям, и сделать это быстрее, чем мы ожидали.

Один из способов сохранить вредные выбросы под контролем, может быть сбор и хранение CO2 выходящего из дымовых труб, с использованием материалов, таких как полимерные губки. Некоторые ученые продвинулись дальше, работая над технологией, которая может превращать углекислый газ в полезные побочные продукты, такие как карбонат кальция или биотопливо - метанол и изобутанол. Однако эти системы еще либо обладают очень малой мощностью или в начале экспериментальной стадии.

Получая вдохновение от матери-природы, ученые разработали систему, которая использует солнечный свет и воду, чтобы преобразовать углекислый газ в широкий диапазон полезных химических веществ.

Искусственный фотосинтез не новая концепция - она была использована для расщепления воды на водород и кислород и синтеза муравьиной кислоты - но этот новый подход может изменить ход игры из-за своей универсальности и продуктивности.

"Наша система имеет потенциал, чтобы коренным образом изменить химическую и нефтяную промышленности тем, что мы можем производить химикаты и топливо в полностью возобновляемой среде, вместо того, извлекая их из земных недр", говорит Пейдонг Ян (Peidong Yang), который возглавлял исследование вместе с Кристофером (Christopher Chang) и Мишель Чанг (Michelle Chang).

Прорыв в искусственном фотосинтезе поможет превращать CO2 в пластмассы и биотопливо

Их изобретение использует два различных вида бактерий вперемешку с нанопроволокой из кремния и титана. Кремниевая нанопроволока действует подобно миниатюрной солнечной батареи, поглощая входящий свет и выпуская электроны. Эти электроны затем поглощаются Sporomusa Ovata, анаэробной бактерией, которая соединяет их с водой и превращает двуокись углерода в ацетат, универсальное химическое соединение. Между тем, титан, имея положительный заряд, остается на месте электрона и используется для извлечения кислорода из воды. Кислород, в свою очередь, используется генномодифицированной бактерией E.Coli, чтобы синтезировать требуемые химические вещества.

Массив нанопроволоки также действует как слой защиты для бактерий, укрывая их в чем-то сродни высокой траве, так что эти, как правило, чувствительные к кислороду организмы могут выжить в неблагоприятных условиях окружающей среды, таких как дымовые газы.

Прорыв в искусственном фотосинтезе поможет превращать CO2 в пластмассы и биотопливо

В качестве доказательства работоспособности, ученые показали, что их система может преобразовать CO2 в химические вещества, включая топливо, 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, хотя эти цифры могут вырасти еще больше, с будущими оптимизациями.

Эффективность преобразования солнечной энергии составила 0,38% после 200 часов при искусственном солнечном свете, и команда уже работает, чтобы это улучшить.

"Мы сейчас работаем над нашей системой второго поколения, которая имеет эффективность преобразования солнечной энергии 3%, поддающихся химической конверсии", говорит Ян. "После того, как мы сможем достичь эффективности преобразования 10% экономически эффективным образом, технология должна стать коммерчески жизнеспособной".

Результаты исследований команды будут опубликованы в последнем выпуске журнала Nano Letters.

Facepla.net по материалам: pubs.acs.org

Author: Natali

Комментарии: