2022: Создана система искусственного фотосинтеза для производства топлива, которая в 10 раз эффективнее аналогов
В ноябре 2022 года химики из Чикагского университета объявили о создании инновационной системы искусственного фотосинтеза, которая на порядок производительнее предыдущих искусственных систем. В отличие от обычного фотосинтеза, который производит углеводы из углекислого газа и воды, искусственный фотосинтез может производить этанол, метан или другие виды топлива.
Хотя до того, как этот метод станет способом заправлять свой автомобиль каждый день, еще далеко, он дает ученым новое направление для исследований и может быть полезен в ближайшей перспективе для производства других химических веществ. Проблема в том, по мнение исследователей, что фотосинтез построен для создания углеводов, которые отлично подходят для питания нас, но не наших автомобилей, которым нужна гораздо более концентрированная энергия. Поэтому ученые, стремящиеся создать альтернативу ископаемому топливу, должны перестроить процесс для создания более энергоемких видов топлива, таких как этанол или метан.
В природе фотосинтез осуществляется несколькими очень сложными комплексами белков и пигментов. Они принимают воду и углекислый газ, расщепляют молекулы и переставляют атомы, чтобы получить углеводы -длинную цепочку соединений водорода, кислорода и углерода. Ученым, однако, необходимо перестроить реакции, чтобы вместо этого получить другую схему с одним лишь водородом, окружающим сочное углеродное ядро - CH4, также известное как метан. Эта перестройка гораздо сложнее, чем кажется; люди занимаются ею уже несколько десятилетий, пытаясь приблизиться к эффективности природы.
Команда начала с типа материала, называемого металлоорганической структурой или MOF - класса соединений, состоящих из ионов металлов, удерживаемых вместе органическими связующими молекулами. Затем они создали MOFs в виде одного слоя, чтобы обеспечить максимальную площадь поверхности для химических реакций, и погрузили все в раствор, включающий соединение кобальта для переброски электронов. Наконец, они добавили аминокислоты в MOFs и провели эксперименты, чтобы выяснить, что работает лучше. Ученые смогли улучшить обе половины реакции: процесс расщепления воды и процесс присоединения электронов и протонов к углекислому газу. В обоих случаях аминокислоты способствовали более эффективному протеканию реакции.Метавселенная ВДНХ 
Однако даже при значительно улучшенной производительности искусственному фотосинтезу предстоит пройти долгий путь, прежде чем он сможет производить достаточно топлива для широкого использования. Прорыв может быть широко применен и к другим химическим реакциям; для того чтобы он имел эффект, нужно произвести много топлива, но гораздо меньшие количества некоторых молекул, например, исходных материалов для производства фармацевтических препаратов и нейлона, могут быть очень полезны.[1]
Примечания
