Истражувачи направија извонреден чекор кон одржливи енергетски решенија откако развија вештачки лист способен да го претвора јаглеродниот диоксид во течни горива и други вредни хемикалии користејќи само сончева светлина. Тимот експерти од Националната лабораторија Лоренс Беркли на Одделот за енергија и нивните меѓународни соработници ја донесоа науката чекор поблиску до повторување на неверојатната продуктивност на природната фотосинтеза, но со дополнителен потенцијал за примена во индустриски размери.
Со искористување на каталитичката моќ на бакарот заедно со перовскајт – минерал на калциум титаниум оксид кој широко се користи во соларните панели – тие развија самостоен систем кој ја фаќа сончевата светлина и го претвора јаглеродниот диоксид (CO2) во молекули јаглерод-јаглерод (C2). Овие C2 молекули – зелена, гасовита неорганска хемикалија позната и како диатомски јаглерод – се основни градежни блокови за различни индустрии, вклучително и за производство на гориво и пластика.
Како дел од Алијансата за течна сончева светлина (LiSA), иницијатива финансирана од Одделот за енергија, предводена од Caltech во тесно партнерство со лабораторијата Беркли, проектот се базира на експертизата на над 100 научници од институции како SLAC, Националната лабораторија за обновлива енергија, UC Irvine, UC San Diego и Универзитетот Орегон. За да ја продолжи својата мисија, LiSA има за цел да ги унапреди технологиите кои ги претвораат сончевата светлина, CO₂ и водата во горива.
„Природата беше наша инспирација“, рече Пеидонг Јанг, д-р, постар научник од одделот за материјални науки во лабораторијата и професор по хемија и наука и инженерство за материјали во Универзитетот Беркли.
Јанг и неговиот тим ги следеле природните процеси во листот на растението за да направат уред со големина на поштенска марка кој го имитира начинот на кој зелените растенија собираат енергија од сонцето. Меѓутоа, наместо хлорофил – природно соединение кое се наоѓа во зелените растенија што им ја дава нивната боја и игра клучна улога во процесот на фотосинтеза – научниците користеле фотоапсорбери на олово халид перовскајт за да ја фатат сончевата светлина.
Тие ги споиле со фино конструирани бакарни електрокатализатори – дизајнирани да личат на ситни цветови – за да предизвикаат хемиски реакции. Електрокатализаторите, наводно, биле инспирирани од ензими кои ја регулираат фотосинтезата во природата. Јанг објасни како секоја поединечна компонента од елементите за фотосинтеза на листот мора внимателно да се реплицира и рафинира.
Иако други експерименти постигнаа вештачка фотосинтеза користејќи биолошки материјали, тимот на Јанг избра бакар, неоргански материјал со помала селективност за посакуваните хемиски реакции од биолошките катализатори. Сепак, бакарот нуди значајни предности како што се поголема издржливост, стабилност и подолг работен век, сите клучни за зголемување на идните апликации.
Додека експертите на LiSA ги развиваа компонентите на катодата и анодата на уредот, интеграцијата со металните контакти била извршена со помош на инструменти во Молекуларната леарница на лабораторијата Беркли. За време на тестирањето соларен симулатор кој реплицира континуирана сончева светлина покажал дека системот може ефикасно да го конвертира CO₂ во молекули јаглерод-јаглерод (C2), суштински градежни блокови за широк опсег на индустрии.
Тимот вели дека способноста на вештачкиот лист да произведува хемикалии C2 наскоро може да доведе до суровини за индустриите кои произведуваат есенцијални производи, од пластични полимери до горива за тежок транспорт како авиони, кои и понатаму тешко се електрифицираат. Јанг и неговиот тим се надеваат дека ќе ја подобрат ефикасноста на системот и ќе ја прошират големината на уредот, приближувајќи се до зголемувањето на технологијата за практична употреба.
(Interesting Engineering)
(фото: Berkley Lab)
