Naukowcy stworzyli sztuczny liść. Wykorzystuje światło słoneczne do produkcji cennych chemikaliów
Ciężka praca naukowców z Liquid Sunlight Alliance zaowocowała powstaniem urządzenia zdolnego do przekształcania dwutlenku węgla w produkty C2 będące prekursorami chemicznymi licznych substancji,
Za opracowanie przełomowego urządzenia odpowiedzialni są badacze z Departamentu Energii Laboratorium Narodowego im. Lawrence’a Berkeley'a (Berkeley Lab) oraz ich współpracownicy z różnych instytucji ze wszystkich zakątków Stanów Zjednoczonych. Dzięki ich staraniom ludzkość przybliżyła się o krok do opracowania sposobu na wykorzystanie przechwytywanej energii słonecznej celem przekształcania dwutlenku węgla w paliwo płynne oraz cenne substancje chemiczne.
Sztuczny liść, który tworzy cenne substancje
Swoim odkryciem naukowcy pochwalili się w publikacji na łamach dziennika Nature Catalysis. Stworzony przez nich niezależny system produkcji węgla-węgla (C2) łączy moc katalityczną miedzi z perowskitem – materiałem powszechnie wykorzystywanym w procesie tworzenia paneli fotowoltaicznych.
Prace nad innowacyjnym urządzeniem były prowadzone w ramach szeroko zakrojonej inicjatywy Liquid Sunlight Alliance (LiSA), finansowanej przez amerykański Departament Energii. Rzeczona inicjatywa zrzesza nie tylko Laboratorium Narodowe im. Lawrence'a Berkeley'a i Caltech, ale także przeszło setkę naukowców z państwowych laboratoriów rozsianych po całych USA. Swój udział w rozwoju projektu mieli także partnerzy uniwersyteccy z uczelni w Oregonie, San Diego i Irvine.
Za sprawą połączonego wysiłku tęgich umysłów, udało się poczynić znaczący krok na drodze ku opracowaniu paliw płynnych powstających ze światła słonecznego, dwutlenku węgla i wody.
Jak przekazał Peidong Yang piastujący funkcje starszego pracownika naukowego w Berkeley Lab's Materials Sciences Division i profesora chemii oraz inżynierii materiałowej w Uniwersytecie Kalifornijskim Berkeley:
Natura była naszą inspiracją. Musieliśmy najpierw popracować nad poszczególnymi komponentami, ale kiedy połączyliśmy wszystko razem i zdaliśmy sobie sprawę, że odnieśliśmy sukces, był to bardzo ekscytujący moment.
Opracowanie systemu, który naśladuje proces fotosyntezy, nie było prostym zadaniem. Yang oraz jego zespół dokładnie zapoznali się ze zjawiskiem naturalnie zachodzącym w liściach roślin, po czym rozbili go na czynniki pierwsze, odtwarzając krok po kroku każdy element fotosyntezujący liścia, nierzadko go przy tym ulepszając. Posiłkując się zebranymi na przestrzeni minionych lat danymi, badacze wykorzystali perowskitowe fotoabsorbery ołowiowo-halogenkowe do imitacji chlorofilu pochłaniającego światło liścia, z kolei przypominające kwiaty elektrokatalizatory inspirowane enzymami regulującymi fotosyntezę w przyrodzie zostały wykonane z miedzi.
W artykule opublikowanym na stronie laboratorium podkreślono, że w przeszłości udawało się już odtworzyć proces fotosyntezy przy użyciu organicznych materiałów, aczkolwiek w tym przypadku zadanie to zakończyło się powodzeniem nawet poprzez wykorzystanie miedzi, która z żywą tkanką ma niewiele wspólnego. Zaznaczono przy tym, że, co prawda, selektywność miedzi jest zauważalnie niższa niż u biologicznych alternatyw, acz stanowi ona bardziej stabilną i wytrzymałą opcję dla konstrukcji pokroju tytułowego sztucznego liścia.
Jeśli chcemy dowiedzieć się więcej na temat inicjatywy Liquid Sunlight Alliance (LiSA) i jej planów co do stworzenia paliw słonecznych, warto rzucić okiem na artykuł "Five Ways LiSA is Advancing Solar Fuels" dostępny na witrynie Berkeley Lab.
Jakub Dmuchowski, dziennikarz pcformat.pl
