Инженеры создали «искусственный лист», поглощающий углекислый газ в 100 раз лучше натурального

Инженеры создали «искусственный лист», поглощающий углекислый газ в 100 раз лучше натурального

Воссоздание процесса естественного фотосинтеза, при котором растения превращают солнечный свет, воду и углекислый газ в энергию, является давней целью науки. Часто описываемые как «искусственные листья», такие системы могут сыграть ключевую роль в борьбе с изменением климата.

За прошедшие годы было создано немало систем с искусственными листьями, которые используют солнечный свет для превращения воды в жидкое топливо и электричество. Один интересный пример представили инженеры Иллинойского университета в Чикаго (UIC) в 2019 году. По словам создателей, у него был уникальный дизайн, который делал его пригодным для использования в реальном мире, в отличие от других лабораторных решений, которые могли работать только с углекислым газом из резервуаров под давлением. .

Решение состояло из стандартной единицы искусственного фотосинтеза, которая была заключена в прозрачную капсулу, наполненную водой, и имела полупроницаемый внешний слой. Когда солнечный свет падал на устройство, вода испарялась через поры во внешнем слое, а вместо нее втягивался углекислый газ, который внутренний блок превращал в окись углерода. Этот CO можно, в свою очередь, улавливать и использовать для производства синтетического топлива.

Благодаря некоторым ключевым изменениям в конструкции ученые подняли его производительность на новый уровень. Команда использовала недорогие материалы для интеграции электрически заряженной мембраны, которая действует как градиент воды, как с сухой, так и с влажной стороной. На сухой стороне органический растворитель присоединяется к захваченному диоксиду углерода и превращает его в концентрированный бикарбонат, который накапливается на мембране.

Положительно заряженный электрод на влажной стороне затем пропускает бикарбонат через мембрану в водный раствор, где он снова превращается в углекислый газ для производства топлива или в других целях. Изменение электрического заряда может ускорить или замедлить скорость захвата углерода, которая, как обнаружил ученый, в оптимальном случае может захватывать 3,3 миллимоля в час на каждые четыре квадратных сантиметра материала.

По словам команды, этот результат более чем в 100 раз лучше, чем у существующих аналогов. Важно отметить, что для питания реакций требовалось лишь незначительное количество энергии, 0,4 кДж в час, что меньше, чем необходимо для работы одноваттной светодиодной лампочки. Что не менее впечатляет, команда говорит, что система может улавливать углекислый газ по цене 145 долларов США за тонну, что соответствует рекомендациям Министерства энергетики, согласно которым эти технологии должны стоить 200 долларов США за тонну или меньше.