Не будет ошибкой считать растения миниатюрными электростанциями, которые поглощают солнечный свет, воду и углекислый газ и превращают их в энергию. Люди пытались подражать этому удивительному естественному процессу, используя искусственные листья. Однако результаты никогда не были удовлетворительными. До тех пор, пока команда исследователей из Университета Иллинойса в Чикаго не придумала этот дизайн искусственного лезвия. Он способен работать в реальных условиях и может высасывать углекислый газ из воздуха и производить кислород и синтетическое топливо.
Первые искусственные листья были результатом работы, проделанной в Гарварде в 2011 году. Они использовали солнечный свет, чтобы разделить воду на собираемый кислород и газообразный водород. Различные итерации, которые были введены с тех пор, были основаны на более или менее похожих технологиях для создания жидкого топлива, лекарств, электричества и удобрений. На сегодняшний день наиболее перспективные искусственные листья, которые хорошо поглощают углекислый газ, делают это только в лабораторных условиях.
Минеш Синг, соответствующий автор исследования, сказал: «Пока все конструкции искусственных листьев, которые были испытаны в лаборатории, используют углекислый газ из резервуаров под давлением. Чтобы успешно внедряться в реальном мире, эти устройства должны быть способны извлекать углекислый газ из гораздо более разбавленных источников, таких как воздух и дымовой газ, который является газом, выделяемым электростанциями, работающими на угле ».
Исследователи UIC утверждают, что его конструкция с искусственным лезвием готова для реальных применений. Искусственный лист на самом деле довольно прост: старый аппарат для искусственного фотосинтеза, который был завернут в новую прозрачную капсулу. Внешний слой представляет собой полупроницаемую мембрану, созданную из четвертичной аммониевой смолы и заполненную водой.
Принцип работы заключается в том, что когда солнечные лучи соприкасаются с устройством, вода медленно испаряется из пор, и углекислый газ поглощается извне. Газ превращается в окись углерода благодаря установке для искусственного фотосинтеза, расположенной внутри. Полученный угарный газ может быть уловлен и использован для многократного применения, включая создание синтетического топлива. Кислород также образуется в качестве побочного продукта этого процесса и может быть либо выпущен обратно в атмосферу, либо собран для последующего использования.
По словам исследователей, его конструкция в десять раз эффективнее по сравнению с натуральным листом. Фактически, если собрать достаточное количество искусственных листьев, при очистке воздуха вокруг листьев можно получить приличное количество топлива.
Сингх сказал: «Оборачивая традиционную технологию искусственного листа в эту специализированную мембрану, весь блок может функционировать снаружи, как натуральный лист. В нашем концептуальном проекте используются легкодоступные материалы и технологии, которые в сочетании могут создать искусственный лист, который можно развернуть за пределами лаборатории, где он может сыграть важную роль в сокращении выбросов парниковых газов в атмосферу ».
Исследование было опубликовано в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
