Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ ανέπτυξαν μια συσκευή, που αξιοποιεί την ηλιακή ενέργεια για να μιμείται τη φωτοσύνθεση, μετατρέποντας το διοξείδιο του άνθρακα, το φως και το νερό σε χρήσιμες χημικές ενώσεις. Η μη τοξική αυτή «ημι-τεχνητή φυλλωσιά» μπορεί να λειτουργεί σταθερά και αποδοτικά, παράγοντας φαρμακευτικές ουσίες υψηλής καθαρότητας. Η εξέλιξη αυτή ανοίγει προοπτικές για μια χημική βιομηχανία λιγότερο εξαρτημένη από τα ορυκτά καύσιμα και περισσότερο εναρμονισμένη με τις αρχές της πράσινης παραγωγής.

Η παγκόσμια χημική βιομηχανία ευθύνεται σήμερα για περίπου το 6% των ετήσιων εκπομπών άνθρακα, καθώς βασίζεται σε ορυκτούς υδρογονάνθρακες ως πρώτη ύλη. Η ομάδα του Κέιμπριτζ σχεδίασε ένα υβριδικό σύστημα που συνδυάζει οργανικούς φωτοαπορροφητικούς πολυμερείς με ένζυμα βακτηριακής προέλευσης, επιτρέποντας τη μετατροπή ηλιακής ενέργειας, νερού και CO₂ σε φορμικό οξύ. Το φορμικό οξύ μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο ή να αποτελέσει βάση για άλλες συνθετικές χημικές αντιδράσεις.

Η νέα αυτή τεχνητή φυλλωσιά αναπαράγει τη φυσική φωτοσύνθεση χωρίς εξωτερική πηγή ενέργειας και χωρίς τη χρήση τοξικών ή ασταθών υλικών, πρόβλημα που αντιμετώπιζαν προηγούμενες εκδοχές τεχνητών φύλλων. Παράλληλα, παρουσιάζει υψηλή σταθερότητα και αποδοτικότητα, χωρίς την ανάγκη προσθέτων που μειώνουν την καθαρότητα των προϊόντων.

Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, η ομάδα χρησιμοποίησε την ηλιακή ακτινοβολία για τη μετατροπή CO₂ σε φορμικό οξύ και στη συνέχεια το ενσωμάτωσε σε αλυσιδωτή χημική διαδικασία για την παραγωγή φαρμακευτικής ένωσης, με εξαιρετικό έλεγχο καθαρότητας και απόδοσης. Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Joule», είναι η πρώτη που αξιοποιεί οργανικούς ημιαγωγούς σε ένα τέτοιο βιοϋβριδικό σύστημα, ανοίγοντας τον δρόμο για μια νέα γενιά βιώσιμων τεχνητών φωτοσυνθετικών συσκευών.

Η ομάδα αντιμετώπισε επίσης το ζήτημα της σταθερότητας των ενζύμων. Συχνά, τέτοια συστήματα απαιτούν πρόσθετα χημικά για να διατηρήσουν τη λειτουργικότητα των ενζύμων. Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν το ένζυμο καρβονική ανυδράση σε πορώδη δομή τιτανίου, επιτρέποντας στη συσκευή να λειτουργεί σε απλό υδατικό διάλυμα χωρίς ανεπιθύμητες ουσίες.

Οι δοκιμές έδειξαν υψηλή ηλεκτρονική απόδοση και συνεχόμενη λειτουργία διάρκειας άνω των 24 ωρών, δηλαδή διπλάσιο χρόνο από προηγούμενα συστήματα. Επόμενος στόχος της ομάδας είναι η αύξηση της διάρκειας ζωής της συσκευής και η προσαρμογή της ώστε να μπορεί να παράγει και άλλες σημαντικές χημικές ενώσεις.

Όπως δήλωσε ο καθηγητής Έρβιν Ρέισνερ, επικεφαλής της ομάδας, «η απομάκρυνση της χημικής βιομηχανίας από τα ορυκτά καύσιμα αποτελεί κρίσιμο βήμα για μια πραγματικά βιώσιμη οικονομία. Ανάλογες τεχνολογίες μπορούν να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο παράγουμε καύσιμα και χημικά στο μέλλον».

Διαβάστε ακόμη 

RND: Μπορεί η Γερμανία να μάθει από την Ελλάδα στο μέτωπο της οικονομίας;

Σε ελεύθερη πτώση το Bitcoin – Ο χειρότερος μήνας από το κραχ του 2022 (γραφήματα)

Νησιά Σβάλμπαρντ: Το απόλυτο ταξίδι περιπέτειας στον απώτατο Βορρά

Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα