Нова горива из вештачке фотосинтезе на мехурићима од сапунице

Можете креирати нова горива са нултом емисијом користећи исте процесе које спроводи природа? Да, према истраживачима са Универзитета Упсала који воде истраживачки пројекат СоФиА (вештачка фотосинтеза сапунског филма), у којој учествују и Универзитет у Лајдену, Универзитет у Амстердаму, Политехнички универзитет у Торину и неколико међународних истраживачких института.

Циљ пројекта, који је у 2019. години добио средства од 3,2 милиона евра од Европске комисије, је да се трансформише ЦО2 у гориво и сировине за индустрију опонашањем тилакоидне мембране листова, где се одвија светлосна фаза фотосинтезе.

Данас се циљеви пројекта СоФиА чине ближи: најновији важан допринос долази од истраживача из Политецницо ди Торино, који су у ново објављеној студији по први пут демонстрирали могућност коришћења и филм сапуна као реактивне мембране, отварајући пут за производњу соларних горива из ЦО2.

Корак ближе соларним горивима произведеним... из ваздуха
Угљен-диоксид је ресурс, а атмосфера је његов… „мој“

Како направити мехур од сапунице: италијанска студија

Нова студија о Политецницо ди Торино, управо објављено на “Писма о физичком прегледу” тим истраживача који координира професор Елиодоро Цхиаваззо, показује како се креира дисиметрије у филмовима сапуна, или како направити инжењеринг “танки зидови врло уобичајених мехурића од сапунице”.

Филмови сапуна имају типичну симетричну конформацију налик сендвичу, у којој су два танка сурфактант филмови садрже одређену запремину воде: истраживачи су развили процес који омогућава да се ова симетрија „разбије” коришћењем асиметричног таложења хемијских агенаса преко аеросола на површинама филма.

Овај резултат се преводи у могућност употребе филмова сапуна као реактивне мембране (самоизлечујуће и јефтине) за различите енергетске примене, укључујући и фотокаталитички процеси за производњу соларних горива као што је угљен моноксид из ЦО2. тамо природна фотосинтеза, у ствари, заснива се управо на асиметрији.

"Поносни смо што је допринос Политехнике био одлучујући у идентификацији исправне технике допинга и у формулисању теоријског разумевања процеса који су у основи ове технологије.“, објашњава проф Елиодоро Цхиаваззо.

"Пошто је то демонстрирао на филмовима од сапуна“, наставља професор, „има велику вредност не само научну већ и технолошку, јер нам даје јефтину и једноставну платформу у којој је могуће контролисати степен симетрије на атомистичкој скали".

Изненађења хемије: како пластични отпад постаје сапун
Хемија будућности: нови изазови индустрије за одрживост

СоФиА, могућа вештачка фотосинтеза на филму сапуна

Нова студија Политехнике у Торину је најновији важан допринос великом истраживачком пројекту започетом 2019. године и омогућеном сарадњом бројних универзитета и истраживачких центара на међународном нивоу: "Заједно са међународном групом колега годинама радимо на употреби таквих филмских структура као што су реактивне мембране”Објашњава Луца Бергамасцо, међу ауторима студије.

Истраживање је део програма мултидисциплинарног Европског пројекта СоФиА (вештачка фотосинтеза сапунског филма), који између осталог укључује иУниверзитет у УпсалиЛ 'Леиден Университи и Л 'Универзитет у Амстердаму.

У основи пројекта, амбициозни циљ опонашају тилакоидну мембрану листова, ону у којој се одвијају процеси светлосне фазе фотосинтезе, да би се створила вештачка "синтеза хлорофила" из које се добијају соларна горива.

"Фотосинтеза хвата сунчеву светлост и користи њену енергију за покретање хемијских реакција које акумулирају супстанце богате енергијом као што су угљени хидрати“, Објашњава он Леиф Хаммарстром, професор хемијске физике у Ангстром лабораторији на Универзитету у Упсали, као и координатор пројекта.

Пластика и хемија: сви обриси... „опасне“ везе
Кап уља је довољна да промени морски екосистем

Вештачка фотосинтеза као права алтернатива фосилу

Већина горива као што су етанол и водоник се сада производе фосилни извори, експлоатишући нафту као сировину. Међутим, према научницима, вештачка фотосинтеза представља валидну, одрживу и ефикасну алтернативу овом процесу. Као замена за нафтни деривати, користе се сунце, вода, ЦО2 и танак филм сапуна.

Користећи технику сличну оној од соларне ћелије, вештачка фотосинтеза коју је проучавао професор Хамарстром је способна производити гориво у гасовитом или течном облику, симулирајући оно што се дешава у биљкама, односно претварање сунчеве енергије у хемијску енергију.

Идеја научника је стога да опонашају тилакоидну мембрану користећи филмове сапуна који садрже класе тензиди катализатора молекули добијени из веома богатих материјала на Земљи.

"Већина наших истраживања се врти око основног научног рада где настојимо да разумемо прве принципе и развијемо нове катализаторе и механизме“, објашњава Хамарстром у интервјуу 2022.ради се о убрзати хемијску реакцију тако да процеси постају енергетски ефикаснији".

Генетски инжењеринг за одрживу пољопривреду и храну
Ево првог сладоледа од ваниле произведеног од... пластичног отпада

Фотосинтеза за одржива горива: изван… сапуна

У Одељењу за хемију г Ангстром лабораторија није само група Леифа Хамарстрома заузета мехурићима од сапунице и сурфактантима. У истраживачком тиму којим координира Пиа Линдберг, на пример, покушавамо да добијемо нефосилна горива коришћењем природне фотосинтезе коју спроводи генетски модификоване цијанобактерије.

Нормално, цијанобактерије користе фотосинтезу за раст, алигенетски инжењеринг може да их „убеди“ да ураде нешто сасвим друго, нпр производи бутанол.

"Идеја је да се производе обновљиве хемикалије и горива из угљен-диоксида у атмосфери користећи микроорганизме“, објашњава Линдберг, „да користимо фотосинтезу директно у генетски модификованим микроорганизмима где можемо да контролишемо шта микроорганизам ради и производи".

Велика предност ове методе, објашњава професор Линдберг, је у томе што „користи угљен-диоксид из атмосфере, што значи да му није потребан шећер, већ у потпуности користи сопствени процес у телу".

Најновији резултати овог истраживања датирају из маја 2023. године, када је Линдбергов тим објавио студију која показује да модификоване цијанобактерије могу производити изопрен ( одрживо синтетичко гориво савршено за ваздухопловство), користећи сунчеву енергију и угљен-диоксид присутан у ваздуху.

Амбициозни пројекат производње горива са нултом емисијом ЦО2, који укључује групе истраживача из целог света, је све ближе стварности.

Сакупљање и складиштење угљеника: како да користимо ЦО2?
Хватање и складиштење ЦО2: 5 стратегија на путу до нуле