Ученые из США утверждают, что им удалось победить природу в ее собственной игре. Они создали “бионический лист”, который использует солнечный свет для создания биомассы, и утверждают, что их изобретение теперь в 10 раз эффективнее, чем дубовый или кленовый лист.
Две отдельные лаборатории Гарвардского университета совместно разработали, усовершенствовали и протестировали систему, которая использует солнечный свет для расщепления молекул воды и подачи водорода бактериям, которые затем производят жидкое топливо. Следующая задача – расширить масштабы эксперимента, чтобы производить углеродно-нейтральное топливо для борьбы с изменением климата.
“Это настоящая система искусственного фотосинтеза”, – говорит Дэниел Носера, ведущий исследователь в области возобновляемых источников энергии, профессор энергетики в Гарварде. “Раньше люди использовали фотосинтез для расщепления воды, но это настоящая система от А до Я, и мы значительно превысили эффективность фотосинтеза в природе”.
Фотосинтез был усовершенствован растительным миром за более чем 3 миллиарда лет эволюции. Он движет всем живым миром и является основным источником всех видов ископаемого топлива.
Древний солнечный свет
Изменение климата стало проблемой только тогда, когда люди начали извлекать древний солнечный свет в виде угля, нефти и природного газа, хранящийся в каменноугольных породах, и выбрасывать его обратно в атмосферу.
Подобно тому, как дровяные пожары от срубленной древесины не влияют на уровень углекислого газа в атмосфере, потому что тот же самый лес, который укрыл упавшее дерево, снова поглотит его, так и биотопливо, полученное из излишков кукурузы или сахарного тростника, теоретически не должно влиять на глобальное потепление.
Так что идея того, что гарвардцы называют “бионическим листом 2.0”, весьма привлекательна. Он может поставлять жидкое топливо в удобной форме, которая не будет влиять на общий углеродный бюджет планеты. В сущности, это можно сделать, минуя стадию вегетации.
Химики и инженеры всего мира спешат использовать человеческую изобретательность и создать блестящие решения, в том числе искусственные листья, способные улавливать углекислый газ. Задача состоит в том, чтобы сделать это эффективно, дешево и в массовом масштабе.
Именно поэтому лаборатория профессора Носеры объединилась с микробиологами под руководством биохимика и системного биолога Памелы Сильвер из Гарвардской медицинской школы.
Ученые сообщают в журнале Science, что им удалось разработать гибридную систему на основе катализатора из кобальто-фосфорного сплава в партнерстве с бактерией Ralstonia eutropha, которая расщепляет воду на кислород и водород при низком напряжении.
Органическая химия
Микробы потребляют свободный водород и в присутствии кислорода и углекислого газа начинают органическую химию. Пока что система производит изобутанол, изопентанол и даже продукт-предшественник биопластика.
Гарвардские ученые утверждают, что их бионический лист преобразует солнечную энергию в биомассу с эффективностью 10 процентов. Самые быстрорастущие растения делают то же самое с эффективностью в 1 процент.
То, что работает в лаборатории, может оказаться сложным для внедрения в крупномасштабное производство, но исследователи уверены, что у них есть то, что работает.
Профессор Носера сказал: “Это важное открытие. Оно говорит о том, что мы можем добиться большего, чем фотосинтез. Но я также хочу привнести эту технологию и в развивающиеся страны”.
“Если задуматься, фотосинтез – это удивительно. Для него нужны солнечный свет, вода и воздух, а потом посмотрите на дерево. Именно это мы и сделали, но мы можем сделать это гораздо лучше, потому что превратим всю эту энергию в топливо”.
