Ученый изобрел способ инициировать искусственный фотосинтез для очистки воздуха
Профессор химии во Флориде только что нашёл способ инициировать процесс фотосинтеза в синтетическом материале, превращая парниковые газы в чистый воздух и производя энергию одновременно.
Этот процесс имеет большой потенциал для создания технологии, которая значительно сократит выбросы парниковых газов и создаст чистый способ производства энергии.
«Эта работа — прорыв» — сказал помощник профессора UCF Фернандо Урибе-Ромо.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Chemistry.
Урибе-Ромо и его команда студентов создали способ вызвать химическую реакцию в синтетическом материале, называемом металл-органические каркасы (MOF), который разбивает углекислый газ на безвредных органических материалах. Думайте об этом, как об искусственном процессе фотосинтеза, подобном тому, как растения преобразуют углекислый газ (CO2) и солнечный свет в пищу. Но вместо производства продуктов питания метод Урибе-Ромо производит солнечное топливо.
Это то, над чем учёные всего мира трудяться в течение многих лет. Задача состоит в том, чтобы найти путь для видимого света, чтобы вызвать химическое преобразование. Ультрафиолетовые лучи обладают достаточной энергией для реакции в обычных материалах, таких как двуокись титана, но УФ составляют лишь около 4% света, получаемого Землёй от солнца. Видимый диапазон — от фиолетового до красного — отражает большинство солнечных лучей, но есть немного материалов, которые собирают эти светлые цвета, чтобы создать химическую реакцию, превращающую CO2 в топливо.
Исследователи пробовали различные материалы, которые могут поглощать видимый свет. Они имеют тенденцию быть редкими и дорогими материалами, такими как платина, рений, иридий — что делает процесс дорогостоящим.
Урибе-Ромо использовал титан, обычный нетоксичный металл и добавлял органические молекулы, которые действуют как сборщики света, проверив, будет ли работать такая конфигурация. Молекулы световой антенны, называемые N-алкил-2-аминотерефталатами, предназначены для поглощения определённых цветов света при включении в MOF. В этом случае он синхронизировал их для синего цвета.
Его команда собрала голубой светодиодный фотореактор для проверки гипотезы. Измеренные количества двуокиси углерода медленно вводились в фотореактор — светящийся синий цилиндр, похожий на солярий — чтобы наблюдать, произойдёт ли реакция. Светящийся синий свет исходил из полосок светодиодных фонарей внутри камеры цилиндра и имитировал голубую длину волны солнца.
Это сработало, и химическая реакция превратила углекислый газ в две восстановленные формы углерода, формиата и формамида (два вида солнечного топлива ) — в процессе очистки воздуха. «Чтобы продолжить тонкую настройку, мы создали большее количество уменьшенного углерода. Оно было более эффективным» — сказал Урибе-Ромо.
Могут ли другие волны видимого света также инициировать реакцию с корректировками синтетического материала? Если это сработает, то процесс может стать значительным способом сократить выбросы парниковых газов.
«Нам нужно создать станции, которые захватывают большое количество CO2, например, рядом с электростанцией. Газ будет всасываться, проходить процесс и рециркулировать парниковые газы, производя энергию для Электростанции».
Возможно, когда-нибудь домовладельцы смогут приобрести черепицу на крышах из материала, которая очистит воздух в их районе, при этом производя энергию для питания домов.
«Это потребует новых технологий и новой инфраструктуры. Но это возможно».
Устройство тянет воду из сухого воздуха, питаясь только от солнца