Uued kütused seebimullide tehisfotosünteesist

Saate luua uued nullheitega kütused kasutades samu looduse poolt rakendatud protsesse? Jah, uurimisprojekti juhtivate Uppsala ülikooli teadlaste sõnul SoFiA (seepfilmi kunstlik fotosüntees), milles osalevad ka Leideni Ülikool, Amsterdami Ülikool, Torino Polütehniline Ülikool ja mitmed rahvusvahelised uurimisinstituudid.

2019. aastal Euroopa Komisjonilt 3,2 miljonit eurot raha saanud projekti eesmärk on muuta CO2 kütuseks ja tööstuse toorained, jäljendades lehtede tülakoidmembraani, kus toimub fotosünteesi valgusfaas.

Täna tunduvad SoFiA projekti eesmärgid lähemal: viimane oluline panus pärineb projekti teadlastelt Torino polütehnikum, kes äsja avaldatud uuringus on esimest korda demonstreerinud võimalust kasutada i seebikile reaktiivsete membraanidena, sillutades teed päikesekütuste tootmisele CO2-st.

Üks samm lähemale... õhust toodetud päikesekütustele
Süsinikdioksiid on ressurss ja atmosfäär on selle… “minu”

Kuidas luua seebimulle: Itaalia uuring

Uus uuring Torino polütehnikum, avaldati just "Füüsilise ülevaate kirjad” professori koordineeritud teadlaste meeskonna poolt Eliodoro Chiavazzo, näitab, kuidas luua dissümmeetriad seebikiledesvõi kuidas projekteeridaväga levinud seebimullide õhukesed seinad”.

Seebikiled on tüüpilise sümmeetrilise võileivakujulise konformatsiooniga, milles kaks õhukest pindaktiivsete ainete kiled need sisaldavad teatud koguses vett: teadlased on välja töötanud protsessi, mis võimaldab seda sümmeetriat "murda", kasutades ära keemiliste ainete asümmeetrilist sadestumist aerosooli kaudu kile pindadele.

See tulemus tähendab võimalust kasutada seebikilesid reaktiivsed membraanid (iseparanevad ja odavad) erinevatele energiarakendustele, sealhulgas i fotokatalüütilised protsessid päikesekütuste, näiteks süsinikmonooksiidi tootmiseks CO2-st. Seal looduslik fotosüntees, tegelikult põhineb see just asümmeetrial.

"Oleme uhked, et polütehnikumi panus on olnud määrav õige dopingutehnika väljaselgitamisel ja selle tehnoloogia aluseks olevatest protsessidest teoreetilise arusaama kujundamisel.“ selgitab professor Eliodoro Chiavazzo.

"Olles seda seebikiledel demonstreerinud" jätkab professor, "sellel on suur väärtus mitte ainult teaduslikult, vaid ka tehnoloogiline, sest see annab meile odava ja lihtsalt ehitatava platvormi, kus on võimalik juhtida sümmeetriaastet atomistlikul skaalal".

Keemia üllatused: nii saab plastjäätmetest seep
Tulevikukeemia: tööstuse uued väljakutsed jätkusuutlikkusele

SoFiA, kunstlik fotosüntees seebikilel võimalik

Torino polütehnikumi uus uuring on viimane oluline panus 2019. aastal alanud suuresse uurimisprojekti, mis sai võimalikuks tänu paljude ülikoolide ja teaduskeskuste rahvusvahelisel koostööle: "Oleme koos rahvusvahelise kolleegide rühmaga töötanud aastaid selliste kilestruktuuride kasutamise kallal reaktiivmembraanidena."Ta selgitab Luca Bergamasco, uuringu autorite seas.

Uurimistöö on osa multidistsiplinaarsest Euroopa projektide programmist SoFiA (seebikile kunstlik fotosüntees), mis hõlmab muu hulgasUppsala ülikoolL 'Leideni ülikool jaAmsterdami ülikool.

Projekti aluseks on ambitsioonikas eesmärk jäljendavad lehtede tülakoidmembraani, see, milles toimuvad fotosünteesi valgusfaasi protsessid, et luua kunstlik "klorofülli süntees", millest päikesekütuseid saada.

"Fotosüntees püüab kinni päikesevalgust ja kasutab selle energiat keemiliste reaktsioonide käivitamiseks, mis akumuleerivad energiarikkaid aineid, näiteks süsivesikuid“, Selgitab ta Leif Hammarström, Uppsala ülikooli Ångströmi labori keemilise füüsika professor ja projekti koordinaator.

Plastik ja keemia: kõik… “ohtliku” suhte piirjooned
Piisab tilgast õlist, et muuta mere ökosüsteem

Kunstlik fotosüntees kui tõeline alternatiiv fossiilidele

Enamik kütuseid, nagu etanool ja vesinik, toodetakse nüüd sellest fossiilsed allikad, kasutades naftat toorainena. Teadlaste sõnul aga kunstlik fotosüntees on sellele protsessile kehtiv, jätkusuutlik ja tõhus alternatiiv. Asenduseks nafta derivaadid, neid kasutatakse päike, vesi, CO2 ja õhuke seebikiht.

Kasutades sarnast tehnikat päikesepatareid, on professor Hammarströmi uuritud kunstlik fotosüntees võimeline kütust toota gaasilisel või vedelal kujul, simuleerides taimedes toimuvat, st muutes päikeseenergia keemiliseks energiaks.

Seetõttu on teadlaste idee matkida tülakoidmembraani, kasutades seebikihte, mis sisaldavad klasse katalüsaatori pindaktiivsed ained molekulid, mis on saadud väga rikkalikult materjale Maal.

"Suurem osa meie uuringutest keerleb põhiteadusliku töö ümber, mille käigus püüame mõista esimesi põhimõtteid ning töötada välja uusi katalüsaatoreid ja mehhanisme.,” selgitab Hammarström 2022. aasta intervjuus.see on umbes kiirendada keemilist reaktsiooni et protsessid muutuksid energiasäästlikumaks".

Geenitehnoloogia säästva põllumajanduse ja toidu jaoks
Siin on esimene vaniljejäätis, mis on toodetud... plastjäätmetest

Fotosüntees säästvate kütuste jaoks: kaugemale… seep

aasta keemiaosakonnas Ångströmi labor see ei ole ainult Leif Hammarströmi seltskond, kes on hõivatud seebimullide ja pindaktiivsete ainetega. Uurimisrühmas, mida koordineerib Pia Lindberg, Näiteks püüame saada mittefossiilseid kütuseid, kasutades ära looduslikku fotosünteesi, mida teostavad geneetiliselt muundatud tsüanobakterid.

Tavaliselt kasutavad tsüanobakterid kasvamiseks fotosünteesi, kuidgeenitehnoloogia suudab neid veenda tegema midagi täiesti erinevat, näiteks toota butanooli.

"Idee on toota atmosfääris leiduvast süsinikdioksiidist taastuvaid kemikaale ja kütuseid, kasutades mikroorganisme"selgitab Lindberg, "kasutada fotosünteesi otse geneetiliselt muundatud mikroorganismides, kus saame kontrollida, mida mikroorganism teeb ja toodab".

Selle meetodi suur eelis, selgitab professor Lindberg, on see, et "kasutab atmosfäärist pärit süsinikdioksiidi, mis tähendab, et see ei vaja suhkrut, vaid kasutab täielikult ära keha enda protsessi".

Selle uurimissuuna viimased tulemused pärinevad 2023. aasta maist, mil Lindbergi meeskond avaldas uuringu, mis näitas, et modifitseeritud sinivetikad võivad toota. isopreen ( säästlik sünteetiline kütus sobib suurepäraselt lennunduseks), kasutades päikeseenergiat ja õhus olevat süsinikdioksiidi.

Ambitsioonikas projekt toota CO2-heitevaba kütuseid, mis hõlmab teadlaste rühmi üle kogu maailma, on üha lähemal reaalsuseks olemisele.

Süsiniku kogumine ja säilitamine: kuidas peaksime CO2 kasutama?
CO2 kogumine ja säilitamine: 5 strateegiat teel nullini