Исследователи Университета Иллинойса в Чикаго предложили дизайнерское решение, которое могло бы вывести искусственные листья из лаборатории в окружающую среду. Их улучшенный лист, который будет использовать углекислый газ из воздуха, по крайней мере, окажется в 10 раз эффективнее, чем натуральные листья при преобразовании углекислого газа.
Искусственные листья имитируют фотосинтез - процесс, при котором растения используют воду и углекислый газ из воздуха для производства углеводов, используя энергию солнца. Но даже самые современные искусственные листья, которые обещают сократить выбросы углекислого газа из атмосферы, работают в лаборатории только потому, что используют чистый углекислый газ под давлением из резервуаров.
Но теперь исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго предложили дизайнерское решение, которое могло бы вывести искусственные листья из лаборатории в окружающую среду.
По словам ученых, до сих пор все конструкции для искусственных листьев, которые были протестированы в лаборатории, используют углекислый газ из резервуаров высокого давления. Для успешной реализации в реальном мире эти устройства должны уметь извлекать углекислый газ из гораздо более разбавленных источников, таких как воздух и дымовой газ, который является газом, выделяемым угольными электростанциями.
Отсоединение подачи углекислого газа под давлением от этих листьев означает, что у них должен быть способ собирать и концентрировать углекислый газ из воздуха, чтобы управлять их искусственными фотосинтетическими реакциями.
Ученые предложили решить эту проблему, поместив традиционный искусственный лист в прозрачную капсулу, сделанную из полупроницаемой мембраны четвертичной аммониевой смолы и заполненную водой. Мембрана позволяет воде изнутри испаряться при нагревании солнечным светом. Когда вода проходит через мембрану, она избирательно вытягивает углекислый газ из воздуха. Искусственный фотосинтетический блок внутри капсулы состоит из светопоглотителя, покрытого катализаторами, преобразующими углекислый газ в окись углерода, который может быть откачан и использован в качестве основы для создания различных видов синтетического топлива. Кислород также производится и может или быть собран или выпущен в окружающую среду.
По мнению специалистов, искусственная технология может действовать, как естественные листья. Согласно их расчетам, 360 листьев, каждый длиной 1,7 метра и шириной 0,2 метра, будут производить около полтонны окиси углерода в день, которая может быть использована в качестве основы для синтетического топлива. Триста шестьдесят из этих искусственных листьев, покрывающих 500-метровую площадь, смогут снизить уровень углекислого газа на 10 процентов в окружающем воздухе в пределах 100 метров от массива за один день.
Как утверждают ученые, этот концептуальный проект использует легкодоступные материалы и технологии, которые в сочетании могут производить искусственный лист, готовый к развертыванию вне лаборатории, где он может играть значительную роль в сокращении выбросов парниковых газов в атмосферу.
