Новият метод би бил много важен за получаване на енергия
Може би сте чували за процеса, чрез който растенията и някои други организми превръщат слънчевата светлина в химическа енергия. Благодарение на фотосинтезата, процес, при който растенията или водораслите отделят кислород (O 2) и консумират въглероден диоксид (CO 2), животът на Земята продължава да съществува. Но какво, ако можем изкуствено да възпроизведем такъв естествен метод за получаване на енергия?
Група изследователи от Института по химия (IQ) на Държавния университет в Кампинас (Unicamp) разработиха материали в нанометричен мащаб (милиардна част от метър), за да се опитат да извършат фотосинтеза изкуствено, с основната цел да произвеждат енергия.
„Въз основа на съществуващите познания за естествената система за фотосинтеза, осъществявана от растенията, ние се опитваме да възпроизведем съществените точки за фотосинтетичната функция в изкуствени материали, за електрическа енергия или дори за гориво от слънчева енергия“, каза Джаксън Дирцеу Мегиато Юниор, професор IQ на Unicamp, до Agência FAPESP.
Идеята за изкуствената фотосинтеза започва в началото на 20-ти век, но се счита за възможна едва преди няколко години, с известни научни постижения, които позволяват в лабораторията да се използва слънчева енергия и вода за генериране на водородни и кислородни газове, според режисьора Мегиато .
От нововъведенията може би основните са катализаторните материали, които ускоряват реакциите, когато се активират от слънчевата енергия, разбивайки водните молекули до водород и кислород.
Разработени са и силициеви слънчеви панели, отварящи перспектива за свързване на тези фотоактивни материали с конвенционални горивни клетки - електрохимични клетки, които преобразуват химическата енергия в електрическа енергия чрез комбиниране на водородни и кислородни газове, за да образуват отново молекули на водата. Според Dirceu Megiatto предизвикателството е да свържете материалите към горивна клетка. "Ако успеем да използваме водорода и кислорода, произведени от нови материали в горивна клетка, ще бъде възможно да се генерира вода и електричество отново и да се затвори цикълът на извършване на изкуствена фотосинтеза", каза той.
Има обаче някои отрицателни моменти при използването на силициева плоча като материал за фотосинтеза: високи разходи и трудно боравене за постигане на желаната чистота.
Алтернатива на силиция
Търсена е алтернатива на естествен материал за производство на изкуствена фотосинтеза, тъй като по това време силициевите слънчеви панели не са били осъществими. IQ на Unicamp търсеше тази алтернатива в природата. Няма по-добър катализатор от хлорофила, пигмент, който освен че дава зелен цвят, се използва и естествено от растенията за фотосинтеза. „Тези молекули са изходът на природата, за да може да абсорбира слънчевата енергия. Техният процес на химичен синтез обаче е труден и скъп ”, коментира Мегиато.
Следователно е създаден изкуствен хлорофил, наречен порфирин. По-лесен е за използване и има химическа стабилност, която естественият хлорофил не предлага.
„Тези материали, когато са свързани с катализатори, са много обещаващи за превръщането на слънчевата енергия в химическа енергия чрез окисляване на водните молекули, но в момента те се изследват само във воден разтвор, а не във фотосинтетично устройство. истински - каза Мегиато.
Сега целта е да се образува фотоактивен полимерен филм с генерираните молекули, за да се развие твърд материал и да се отложи върху метални и полупроводникови плочи (електроди), необходими за функционирането на слънчева клетка.
„Придобитите знания по този проект могат да бъдат приложени и в селскостопанските изследвания за увеличаване на добива на растения, използвани за производството на биогорива“, заключи Мегиато.
Източник: Agência Fapesp
