Если вы помните из школьного курса, фотоснтез является процессом, при помощи которого растения черпают энергию и наращивают биомассу за счет поглощения лучей солнечного света. Ученые из многих стран работают над проблемой создания технологий искусственного фотоснитеза, однако все, что было создано до последнего времени, имело эффективность ниже эффективности естественного процесса. Но недавно, Даниэль Носера (Daniel Nocera) и Памела Сильвер (Pamela Silver), ученые из Гарвардского университета, создали так называемый “бионический лист”, устройство искусственного фотосинтеза, которое при помощи энергии света расщепляет молекулы воды, а микроорганизмы, питающиеся полученным водородом, перерабатывают его сразу в жидкое топливо. И суммарная эффективность этой цепочки преобразований значительно превышает эффективность процесса естественного фотосинтеза.
“Нам удалось создать систему самого настоящего искусственного фотосинтеза” – рассказывает Даниэль Носера, – “Прежде ученые называли этим термином процесс расщепления воды на кислород и водород. Наш процесс идет дальше – вплоть до этапа синтеза горючих органических соединений, он более близок к естественному процессу, но намного его превосходит с точки зрения эффективности преобразования”.
Новая система способна преобразовывать солнечную энергию в химическую энергию, заключенную в органических соединениях, с 10-процентной эффективностью. Следует отметить, что самые быстрорастущие растения преобразуют энергию в биомассу с эффективностью порядка 1-2 процентов. Кроме этого у ученых еще имеется достаточно пространства для маневров в строну увеличения эффективности разработанной ими системы, хотя и при нынешнем уровне ее эффективности система может использоваться в практических целях, обеспечивая положительный баланс с экономической точки зрения.
“Для получения высокой эффективности мы разработали и изготовили новый тип катализатора на основе соединения фосфора и сплавов кобальта” – рассказывает Даниэль Носера, – “Такой катализатор обеспечивает смещение некоторых электрохимических потенциалов. И благодаря этому нам удалось значительно понизить напряжение, при котором процесс фотогидролиза (расщепления воды под воздействием света) начинает идти с максимальной эффективностью”.
Система, созданная учеными, которая получила название “бионический лист 2.0”, может быть легко адаптирована для того, чтобы вырабатывать молекулы органических углеродосодержащих соединений практически любой длины. Однако, для того, чтобы данная система стала полностью жизнеспособной, ученым потребуется найти замену сплава цинка, молибдена и никеля, который используется в катализаторных ячейках. Под воздействием этого сплава возникают молекулы озона и другие формы кислорода, которые разрушают ДНК микроорганизмов, занимающихся переработкой водорода и углекислого газа в органические соединения.
