Исследователи из Гарвардского университета создали новую версию бионического листа, который может превращать свет в биомассу с эффективностью, превышающей эффективность растений в десять раз. Статья ученых опубликована в журнале Science.
Bionic leaf 2.0 создан на основе предыдущей версии листа, разработкой которого занималась та же команда ученых. Устройство состоит из солнечной панели, зажатой между листами кобальтового катализатора и ячейки с бактериями Ralstonia eutropha, занимающими нижнюю половину листа. При погружении в сосуд с водой при комнатной температуре и нормальном давлении искусственный лист имитирует фотосинтез. Ток из солнечных пластин Bionic leaf 2.0 подается на катализаторы, которые расщепляют молекулы воды на кислород и водород. Затем водород попадает в ячейки с ГМ-бактериям, которые отличаются тем, что могут соединять молекулы водорода с полученным из воздуха углеродом и превращают их в жидкое топливо.
Система уже была использована для создания изобутанола, изопентанола и полигидроксибутирата. Исследователи говорят, что бактерии Bionic leaf 2.0 за киловатт-час поглощают из 230 000 литров воздуха 130 граммов CO2, чтобы произвести 60 граммов спирта. Установка бионического листа на существующие солнечные батареи позволила бы достигнуть десятипроцентной энергетической эффективности при переработке CO2, что в десять раз превышает эффективность фотосинтеза большинства растений.
Повышения эффективности ученым удалось добиться с помощью замены никель-молибден-цинкового катализатора, который при использовании при получении водорода в качестве побочного продукта создавал активные формы кислорода, разрушавшие ДНК бактерий. Чтобы избежать этого, исследователям приходилось запускать систему при более высоком напряжении, что снижало общую эффективность системы.
«Для этой работы мы разработали новый катализатор на основе кобальта и фосфора, который не производит реактивных форм кислорода. Это позволило снизить нам напряжение, что привело к резкому росту эффективности», — комментирует один из авторов работы.
В будущем ученые планируют повысить эффективность данного устройства для того, чтобы использовать его в развивающихся странах.
Кристина Уласович