Videnskabsmand opfinder måder at udløse kunstig fotosyntese til ren luft

En kemiprofessor i Florida har netop fundet en måde at udløse processen med fotosyntese i et syntetisk materiale, omdanne drivhusgasser til ren luft og producere energi på samme tid.

Processen har et stort potentiale for at skabe en teknologi, der væsentligt kan reducere drivhusgasser i forbindelse med klimaændringer, samtidig med at der skabes en ren måde at producere energi på.

"Dette arbejde er et gennembrud, "sagde UCF-adjunkt Fernando Uribe-Romo." Det er meget vanskeligt at skræddersy materialer, der vil absorbere en bestemt lysfarve fra det videnskabelige synspunkt, men fra samfundets synspunkt bidrager vi til udviklingen af ​​en teknologi, der kan hjælpe med at reducere drivhusgasser. "

Resultaterne af hans forskning er offentliggjort i Journal of Materials Chemistry A .

Uribe-Romo og hans team af studerende skabte en måde at udløse en kemisk reaktion i et syntetisk materiale kaldet metal-organiske rammer (MOF), der nedbryder kuldioxid til harmløse organiske materialer. Tænk på det som en kunstig fotosynteseproces, der ligner den måde, planter omdanner kuldioxid (CO2) og sollys til mad. Men i stedet for at producere mad, Uribe-Romos metode producerer solbrændstof.

Det er noget forskere rundt om i verden har forfulgt i årevis, men udfordringen er at finde en måde for synligt lys at udløse den kemiske transformation. Ultraviolette stråler har nok energi til at tillade reaktionen i almindelige materialer som titandioxid, men UV'er udgør kun omkring 4 procent af det lys, Jorden modtager fra solen. Det synlige område - den violette til røde bølgelængder - repræsenterer størstedelen af ​​solens stråler, men der er få materialer, der opfanger disse lyse farver for at skabe den kemiske reaktion, der omdanner CO2 til brændstof.

Forskere har prøvet det med en række forskellige materialer, men dem, der kan absorbere synligt lys, har tendens til at være sjældne og dyre materialer som platin, rhenium og iridium, der gør processen omkostningseffektiv.

Uribe-Romo brugt titanium, et almindeligt ikke -giftigt metal, og tilføjet organiske molekyler, der fungerer som lyshøstende antenner for at se, om den konfiguration ville fungere. De lette høstende antennemolekyler, kaldet N-alkyl-2-aminoterephthalater, kan designes til at absorbere bestemte lysfarver, når de indgår i MOF. I dette tilfælde synkroniserede han det med farven blå.

Hans team samlede en blå LED -fotoreaktor for at teste hypotesen. Målte mængder kuldioxid blev langsomt ført ind i fotoreaktoren - en glødende blå cylinder, der ligner et solarium - for at se, om reaktionen ville forekomme. Det glødende blå lys kom fra strimler af LED -lys inde i cylinderens kammer og efterligner solens blå bølgelængde.

Det virkede, og den kemiske reaktion omdannede CO2 til to reducerede former for kulstof, formiat og formamider (to slags solbrændstof) og undervejs rense luften.

"Målet er at fortsætte med at finjustere tilgangen, så vi kan skabe større mængder reduceret kulstof, så det er mere effektivt, "Sagde Uribe-Romo.

Han vil se, om de andre bølgelængder af synligt lys også kan udløse reaktionen med justeringer af det syntetiske materiale. Hvis det virker, processen kan være en væsentlig måde at hjælpe med at reducere drivhusgasser.

"Ideen ville være at oprette stationer, der opsamler store mængder CO2, som ved siden af ​​et kraftværk. Gassen ville blive suget ind i stationen, gå gennem processen og genbrug drivhusgasserne, mens du producerer energi, der ville blive sat tilbage i kraftværket. "

Måske en dag kunne husejere købe tagsten, der er lavet af materialet, som ville rense luften i deres kvarter og samtidig producere energi, der kunne bruges til at drive deres hjem.

"Det ville tage ny teknologi og infrastruktur til at ske, "Sagde Uribe-Romo." Men det kan være muligt. "