Штучний листок виявився ефективнішим від природного

Дослідники Гарвардського університету створили нову версію біонічного листка, який може перетворювати світло на біомасу з ефективністю, що перевищує ефективність рослин в десять разів. Стаття учених опублікована в журналі Science.

Bionic leaf 2.0 створений на основі попередньої версії листка, розробкою якого займалась та ж команда учених. Пристрій складається із сонячної панелі, зажатої між листами кобальтового каталізатора та комірки з бактеріями Ralstonia eutropha, що знаходиться в нижній частині листа. При зануренні в сосуд з водою при кімнатній температурі та нормальному тиску штучний листок імітує фотосинтез. Струм із сонячних пластин Bionic leaf 2.0 подається на каталізатори, які розщеплюють молекули води на кисень і водень. Потім водень потрапляє до комірки з ГМ-бактеріями, які відрізняються тим, що можуть з’єднувати молекули водню з отриманим із повітря вуглецем і перетворювати їх на рідке паливо.

Видео https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=2KRlRhNbxKg

Система уже була використана для створення ізобутанолу, ізопентанолу та полігідроксибутирату. Дослідники говорять, що бактерії Bionic leaf 2.0 за умов поглинання із 230 000 літрів повітря 130 грамів CO₂, виробляють 60 грамів спирту. Установка біонічного листка на існуючі сонячні батареї дозволила б досягнути десятипроцентної енергетичної ефективності при переробці CO₂, що в десять разів перевищує ефективність фотосинтезу більшості рослин.

Підвищення ефективності ученим удалось домогтися за допомогою заміни нікель-молібден-цинкового каталізатора, який при використанні в умовах отримання водню в якості побічного продукту створював активні форми кисню, які руйнували ДНК бактерій. Щоб уникнуть цього, дослідникам приходилось запускати систему при більш високій напрузі, що знижувало загальну ефективність системи.

«Для цієї роботи ми розробили новий каталізатор на основі кобальта та фосфора, який не виробляє активних форм кисню. Це дозволило нам знизить напругу, що призвело до різкого збільшення ефективності», — коментує один із авторів роботи.

В майбутньому учені планують підвищити ефективність цього пристрою для того, щоб використовувати його в країнах, що розвиваються.