Содержание:
Леса — легкие планеты. Фраза стала привычной и не производит того эффекта, на который была рассчитана. Между тем, вырубание лесов и общее катастрофическое состояние экосистемы Земля, чревато не просто большими проблемами, но и ставит под вопрос выживание человечества.
Эффективность обычного зеленого листа, способного в процессе фотосинтеза преобразовывать солнечный свет и углекислый газ в питательные вещества и кислород, как побочный продукт, привлекала пытливые умы ученых давно.
Первые попытки
Опыты по созданию искусственного аналога листа и воссозданию процессов фотосинтеза велись на протяжении десятилетий. Очевидный успех был достигнут в 2011 году, учеными из университета штата Массачусетс. Им удалось создать Artificial Leaf — устройство из силикона, в виде тонкой пластины, на одну сторону которой нанесен кобальт, на другую сплав никеля, молибдена и цинка.
Лист помещают в воду под прямыми солнечными лучами. Катализатор кобальт высвобождает кислород, а сплав — водород. В разделенной на две части капсуле с водой вполне реально собрать кислород и водород отдельно, и преобразовать устройство в генератор электрического тока.
Проблема была в том, что процесс работал только в лабораторных условиях, да и катализаторы деградировали очень быстро, делая процесс не только трудоемким, но и дорогим.
Существуют проблемы и в создании устройств для разделения водорода и кислорода, хранения водорода — взрывоопасного газа.
Новые возможности
Американские биологи из Иллинойского университета опубликовали в «ACS Sustainable Chemistry & Engineering» подробную статью о своем исследовании и создании новой системы искусственного фотосинтеза.
Если в первых опытах CO2 подавался в емкость с бионическим листом принудительно, под давлением, то Меенеш Сингх, руководитель группы ученых, рассказал о разработке специальной мембраны, позволяющей получать CO2 прямо из воздуха.
Система искусственного фотосинтеза помещается в специальную прозрачную капсулу из смол и алюминиевых соединений — мембрану.
Нагреваясь под лучами солнечного света, вода испаряется сквозь мембрану, выборочно захватывая из воздуха углекислый газ, необходимый для процессов фотосинтеза внутри капсулы.
Перспективы
Новый «бионический лист» позволит в 10 раз быстрее очищать воздух от углекислого газа, чем настоящие, живые растения.
Меенеш Сингх уверяет, что новая технология позволит избавиться от парникового эффекта, губительного для земного климата.
По новой технологии уже создано 360 искусственных листьев, размещенных на территории площадью 5002 метров. Листья смогут поглощать из воздуха около 500 кг. углерода, очищая воздух и, одновременно, поставляя материал для нового топлива.
Проблемы и их решение
Энергия солнечного света бесконечна и человечество не оставит попыток наладить эффективное ее использование. Совершенствоваться и удешевляться будут все имеющиеся способы преобразования солнечной энергии (солнечные батареи, бионический лист), ученые планеты продолжат исследования в создании принципиально новых устройств и технологий для получения альтернативного топлива.
Известно, что определенных успехов в создании органического материала, расщепляющего воду на водород и кислород, добились китайские ученые.
Нанотехнологи из России активно разрабатывают системы для безопасного хранения огромных запасов водорода.
Будущее — за совместными разработками биологов, химиков, физиков и экологов. Только новые технологии смогут защитить окружающую среду, подарив при этом человечеству неограниченные запасы топлива.
Загрузка...
