Учёным удалось добиться впечатляющих результатов: успешно подражая природе, они создали искусственные листья, которые функционируют так же хорошо, как и настоящие, или даже лучше. Это изобретение эффективно имитирует фотосинтез; правда, до недавнего времени у него был один существенный недостаток — оно могло работать только в лабораторных условиях.
Дело в том, что эти маленькие чудеса инженерной мысли использовали чистый углекислый газ, находящийся под давлением в резервуарах. По этой причине до сих пор их нельзя было поместить в естественную среду, где они могли принести немалую пользу.
И вот исследователям из Иллинойсского университета в Чикаго удалось найти решение, которое позволит использовать искусственные листья на открытом воздухе. Более того, эти листья будут преобразовывать углекислый газ в 10 раз эффективнее, чем настоящие.
«До сих пор все конструкции искусственных листьев, которые испытывались в лабораторных условиях, использовали углекислый газ из резервуаров под давлением. Однако, чтобы успешно применяться на практике, эти устройства должны извлекать углекислый газ из среды, где он находится в гораздо более разбавленном состоянии, например, из воздуха и дымового газа, который выделяется работающими на угле электростанциями», — рассказал доцент кафедры химической инженерии и автор соответствующей работы Минеш Сингх.
Искусственная мембрана
Чтобы справиться с этой проблемой, Сингх и его команда разработали искусственную полупроницаемую мембрану, которая позволяет воде испаряться при попадании солнечного света, в процессе чего вода вытягивает углекислый газ из воздуха.
Затем искусственная фотосинтетическая установка будет превращать углекислый газ в кислород и моноксид углерода, который затем соберут и используют для разработки синтетического топлива. В свою очередь, кислород может быть отправлен обратно в окружающую среду, где он очень пригодится.
«Благодаря использованию традиционной технологии искусственного листа в сочетании с этой специализированной мембраной, полученное устройство может функционировать вне лаборатории, как лист обычного растения», — пояснил Сингх.
Ещё сильнее впечатляют результаты работы этих листьев. По оценкам исследователей, 360 листьев, каждый длиной 1,7 метра и шириной 0,2 метра, смогут произвести почти полтонны моноксида углерода. Не менее важно, что если такое же количество листьев будет помещено на площади размером 500 квадратных метров, они снизят уровень углекислого газа на 10 процентов.
Исследователи также указывают на то, что их технология основана на легкодоступных материалах.
«В нашем концептуальном проекте используются легкодоступные материалы и технологии, которые в сочетании позволяют создать искусственный лист. Это изделие готово к использованию за пределами лаборатории, где оно может сыграть существенную роль в сокращении концентрации парниковых газов в атмосфере», — подытожил Сингх.