Фотосинтез бионического листа теперь в 10 раз эффективнее, чем натурального

За последние несколько лет в создании искусственных листьев, которые имитируют способность своих природных аналогов производить энергию из воды и солнечного света были достигнуты немалые успехи.

В 2011 году были созданы первые рентабельные, устойчивые искусственные листья, а в 2013 году устройства были улучшены, они научились самовосстанавливаться и работать с неочищенной водой.

На днях ученые из Гарварда представили «бионический лист 2.0», который повышает эффективность работы системы далеко за пределы возможностей природы, и впервые использовали его для производства жидкого топлива.

Проект является результатом работы Даниэля Носеры (Daniel Nocera) ученого из Гарвардского университета, который возглавлял исследовательскую команду при разработке предыдущих версий искусственного листа, и Памелы Сильвер (Pamela Silver), профессора биохимии и системной биологии в Гарвардской медицинской школе.

На днях мы также писали о работе Даниеля Носеры по созданию бактерии, которая поглощает СО2 и производит энергию.

Как и предыдущие версии, бионический лист 2.0 помещают в воду и, так как он поглощает солнечную энергию, лист способен разделять молекулы воды на составляющие их газы, водород и кислород. Их можно собирать и использовать в топливных элементах для производства электроэнергии, но теперь, с помощью сконструированных бактерий, водород может быть использован для производства жидкого топлива.

В чем последнее устройство превосходит по эффективности предыдущие разработки - и саму природу – так это в катализаторе, который производит водород. В более ранних версиях используется катализатор на основе сплава никель-молибден-цинк для получения водорода, однако он также создавал активные формы кислорода, которые атакуют и разрушают ДНК бактерий. В результате, исследователи были вынуждены запускать систему при более высоком напряжении, чтобы обойти эту проблему, что приводило к снижению общей эффективности.

«Для этой работы мы разработали новый катализатор на основе сплава кобальт-фосфор, который не создает активных форм кислорода», говорит Носера. «Это позволило нам снизить напряжение, что привело к резкому увеличению эффективности».

С помощью этого нового катализатора система способна преобразовывать солнечный свет в биомассу с 10-процентной эффективностью, что в 10 раз выше, чем даже наиболее эффективные растения. Но это не единственное из возможных применений технологии.

«Биология — это величайший химик в мире, биология может создавать химию, которую очень сложно повторить», говорит Сильвер. «В принципе, у нас есть платформа, которая может создать любую молекулу на основе углерода. Она обладает потенциалом стать невероятно универсальной».

Исследователи уже показали, как система может быть использована для создания таких соединений как изобутанол, изопентанол и полигидроксибутират, предшественник био-пластика. Кроме того, катализаторы являются биологически совместимыми.

По словам ученых, существует много возможностей для дальнейшего повышения эффективности, и в настоящее время система работает достаточно хорошо, чтобы рассматривать коммерческие приложения. Планы Носеры для этой технологии включают использование его в развивающихся странах в качестве недорогого источника возобновляемой энергии, которая могла бы обеспечить дома электричеством.

Facepla.net по материалам: news.harvard.edu

• < Ученые собирают СО2 и превращают его в твердую породу
• Этот общественный туалет платит вам за посещение >

Комментарии: