Искусственный фотосинтез: когда ученые придумают альтернативное топливо
Исследователям удалось воспроизвести ключевой этап реакции фотосинтеза в лабораторных условиях. Тем самым ученые подошли на шаг ближе к созданию доступного топлива с помощью искусственного фотосинтеза из воды и солнечного света и соверешенствованию существующего.
Прежде чем мы погрузимся в мир искусственного фотосинтеза, важно упомянуть, что есть с ним определенные ассоциации — а именно, зеленый цвет, цвет хлорофилла. В медиа он закрепился как цвет экологии, особенно после 2017-го года, но не все методы под эгидой зеленого цвета так уж безвредны для окружающей среды. Яркий пример: ячейки солнечных батарей и лопасти ветряков необходимо утилизировать уже через пару десятков лет эксплуатации. По-настоящему экологичное энергетическое обеспечение могли бы дать зеленые растения, которые и являются первичными накопителями солнечной энергии.
Искусственный фотосинтез в лабораторных условиях
Как бы ни развивались мировые технологии, мы до сих пор не умеем в промышленных масштабах воспроизводить фотосинтез в искусственных условиях. Этот процесс является одним из основных в жизнедеятельности зеленых растений. Работает он так: углекислый газ и вода расщепляются в листьях, вернее, в хлоропластах – клеточных органеллах, содержащих зеленый пигмент хлорофилл. Строение хлорофилла близко к гему – небелковой части гемоглобина.
Хлорофилл решает две важных задачи, особенно для современной экологии:
- расщепляет углекислый газ, помогая таким образом тормозить глобальное потепление;
- позволяет получать водород, являющийся базовым элементом для наиболее экологически чистых видов топлива.
Как работает фотосинтез
До того, как мы обсудим искусственный фотосинтез, поговорим о природном, о том, как он работает. Так называемые высшие растения, бактерии и водоросли перерабатывают солнечную энергию в углеводы и углеводороды. Но растения не смогут помочь крупномасштабному производству топлива на основе солнечной энергии, так как задействуют сложную цепочку биохимических реакций, позволяющих преобразовать CO2 в конечный продукт. КПД растений для массовой промышленности слишком низок, чтобы они могли играть роль серьезного энергетического ресурса. Эффективность растений как ресурса обычно зависит не только от освещенности, но и от других экологических факторов, в том числе, от доступности CO2, воды и питательных веществ.