Вчені знайшли унікальний спосіб врятувати людство від наслідків глобального потепління

Максим Петрук

Джерело: online.ua

Науковці з Мічиганського університету створили механізм штучного фотосинтезу, що дозволяє ефективно перетворювати вуглекислий газ на етилен.

Головні тези:

Штучний фотосинтез створює можливість виробництва палива з вуглекислого газу, сприяючи уникненню викидів CO2 в атмосферу.
Дослідники розробили ефективну технологію, яка перевершує конкурентні системи за швидкістю та тривалістю роботи.
Застосування штучного фотосинтезу покликане створити надійне джерело рідкого палива для транспорту та інших сфер виробництва.
Механізм штучного фотосинтезу здатний вплинути на скорочення наслідків кліматичних змін, забезпечуючи більш екологічний підхід до виробництва енергії.
Подальший розвиток технології може допомогти людству значно зменшити вплив викидів парникових газів на навколишнє середовище.

Що відомо про можливості штучного фотосинтезу

Зазначається, що створена американськими науковцями система дозволяє виробляти етилен зі шкідливого парникового газу CO_2.

Підкреслюється, що змога з’єднувати атоми вуглецю в ланцюжки є ключовою для ефективності застосування технології повторного використання CO₂ для виробництва більш екологічного палива.

Штучна система фотосинтезу дозволяє зв'язувати два атоми вуглецю, створюючи з них вуглеводні, з безпрецедентною ефективністю, виходом і довговічністю — приблизно в п'ять-шість разів краще, ніж в інших методах.

Оскільки етилен є вуглеводнем, що зазвичай використовується у виробництві пластмас, іноваційна система може збирати вуглекислий газ, який в іншому разі потрапить в атмосферу.

У США науковці вже успішно проводять штучний фотосинтез — Науковці розробили технологію штучного фотосинтезу

Етилен насправді є сполукою, яка найбільшою мірою виробляється в світі. Але зазвичай його виробляють з нафти і газу, за високих температур і тиску, що призводить до виділення CO₂, — зазначають дослідники.

Довгострокова мета науковців полягає у тому, що ланцюжки мають бути ще довшими, з атомів вуглецю і водню для виробництва рідкого палива, яке можна легко транспортувати.

Як працює унікальна технологія

Завдяки двом викидам напівпровідників пристрій поглинає світло. Напівпровідники являють собою сукупність нанодротів нітриду галію, кожен з яких завширшки лише 50 нанометрів (кілька сотень атомів), і кремнієву основу, на якій вони були вирощені.

Реакцію перетворення води і вуглекислого газу на етилен проводять на мідних кластерах, кожен з яких має близько 30 атомів, що вкривають нанодроти.

Нанодроти опускають під воду, збагачену вуглекислим газом і опромінюють світлом, рівним сонячному світлу близько опівдня.

Енергія світла вивільняє електрони, які розщеплюють воду поряд із поверхнею нанодротів з нітриду галію.

Через це утворюється водень, що бере участь у реакції етилену, а також кисень, який нітрид галію поглинає, перетворюючись на оксид нітриду галію.

Мідь зв’язується з воднем і забирає вуглець з вуглекислого газу, перетворюючи його на монооксид вуглецю.

Дослідники очікують, що за допомогою суміші із воднем та ін'єкції енергії від світла дві молекули чадного газу зв'язуються разом з воднем.

Реакцію вважають завершеною на межі розділу між міддю та оксидом нітриду галію, в якому два атоми кисню відщеплюються й замінюються трьома атомами водню з розщепленої води.

За словами науковців, 61% вільних електронів якості напівпровідників генерували за допомогою світла реакцію з утворення етилену.

Зазначається, що в іншому експерименті каталізатор на основі срібла та міді досяг подібної ефективності близько 50%.

Він також працював у рідині на основі вуглецю, однак міг працювати лише кілька годин перш ніж зруйнуватись.

Пристрій американських дослідників пропрацював без жодного сповільнення 116 годин.

Загальна експлуатація науковцями подібних пристроїв сягнула близько 3 тис годин.

Пристрій виробив етилен зі швидкістю, що більш ніж у чотири рази перевищує швидкість найближчих конкуруючих систем.

У подальших планах науковців, почати виробництво низки інших багатокомпонентних сполук.

Зокрема, пропанол з трьома атомами вуглецю або різні рідкі продукти.

Виробництво рідкого палива яке може дозволити багатьом існуючим транспортним технологіям стати більш надійними, є кінцевою метою.

Очікується, що подібні технології у майбутньому дозволять хоча б частково усунути наслідки спровокованих людством кліматичних змін внаслідок викидів парникових газів.