ახალი საწვავი ხელოვნური ფოტოსინთეზიდან საპნის ბუშტებზე

თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ ახალი ნულოვანი ემისიის საწვავი ბუნების მიერ განხორციელებული იგივე პროცესების გამოყენებით? დიახ, უფსალას უნივერსიტეტის მკვლევარების თქმით, კვლევითი პროექტი SoFiA (საპნის ფირის ხელოვნური ფოტოსინთეზი), რომელშიც ასევე მონაწილეობენ ლეიდენის უნივერსიტეტი, ამსტერდამის უნივერსიტეტი, ტურინის პოლიტექნიკური უნივერსიტეტი და რამდენიმე საერთაშორისო კვლევითი ინსტიტუტი.

პროექტის მიზანი, რომელმაც 2019 წელს ევროკომისიისგან 3,2 მილიონი ევროს დაფინანსება მიიღო, არის გარდაქმნას CO2 საწვავად და ნედლეული მრეწველობისთვის ფოთლების თილაკოიდური მემბრანის მიბაძვით, სადაც ხდება ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზა.

დღეს SoFiA პროექტის მიზნები უფრო ახლოსაა: უახლესი მნიშვნელოვანი წვლილი მოდის მკვლევარებმა პოლიტენიკო დი ტორინოში, რომლებმაც ახლად გამოქვეყნებულ კვლევაში პირველად აჩვენეს ი საპნის ფილმი როგორც რეაქტიული მემბრანები, რაც გზას უხსნის მზის საწვავის წარმოებას CO2-დან.

ერთი ნაბიჯით მიუახლოვდით მზის საწვავს, რომელიც წარმოიქმნება ჰაერიდან
ნახშირორჟანგი არის რესურსი და ატმოსფერო მისი… "ჩემი"

როგორ შევქმნათ საპნის ბუშტი: იტალიური კვლევა

ახალი კვლევა პოლიტენიკო დი ტორინოშიახლახან გამოქვეყნდა "ფიზიკური მიმოხილვის წერილები” პროფესორის მიერ კოორდინირებული მკვლევართა ჯგუფის მიერ ელიოდორო კიავაცო, აჩვენებს როგორ შევქმნათ დისიმეტრიები საპნის ფილმებში, ან როგორ ინჟინერია”ძალიან გავრცელებული საპნის ბუშტების თხელი კედლები“.

საპნის ფილმებს აქვთ ტიპიური სიმეტრიული, სენდვიჩის მსგავსი კონფორმაცია, რომელშიც ორი თხელი სურფაქტანტი ფილმები ისინი შეიცავს წყლის გარკვეულ მოცულობას: მკვლევარებმა შეიმუშავეს პროცესი, რომელიც საშუალებას აძლევს ამ სიმეტრიის „გატეხვას“ ქიმიური აგენტების ასიმეტრიული დეპონირების გამოყენებით ფილმის ზედაპირებზე აეროზოლის მეშვეობით.

ეს შედეგი ითარგმნება როგორც საპნის ფილმების გამოყენების შესაძლებლობაში რეაქტიული მემბრანები (თვითგანკურნება და დაბალფასიანი) სხვადასხვა ენერგეტიკული გამოყენებისთვის, მათ შორის ი ფოტო კატალიზური პროცესები მზის საწვავის წარმოებისთვის, როგორიცაა ნახშირბადის მონოქსიდი CO2-დან. იქ ბუნებრივი ფოტოსინთეზიფაქტობრივად, ემყარება ზუსტად ასიმეტრიას.

"ჩვენ ვამაყობთ, რომ პოლიტექნიკის წვლილი იყო გადამწყვეტი დოპინგის სწორი ტექნიკის იდენტიფიცირებაში და ამ ტექნოლოგიის საფუძვლად მყოფი პროცესების თეორიული გაგების ჩამოყალიბებაში.“- განმარტავს პროფესორი ელიოდორო კიავაცო.

"აჩვენა ეს საპნის ფილმებზე- განაგრძობს პროფესორი, -მას აქვს დიდი მნიშვნელობა არა მხოლოდ სამეცნიერო, არამედ ტექნოლოგიურიც, რადგან ის გვაძლევს იაფ და ადვილად ასაშენებელ პლატფორმას, რომელშიც შესაძლებელია სიმეტრიის ხარისხის კონტროლი ატომისტური მასშტაბით.".

ქიმიის სიურპრიზები: ასე რომ, პლასტმასის ნარჩენები ხდება საპონი
მომავალი ქიმია: ინდუსტრიის ახალი გამოწვევები მდგრადობისთვის

SoFiA, შესაძლებელია ხელოვნური ფოტოსინთეზი საპნის ფილაზე

ტურინის პოლიტექნიკის ახალი კვლევა არის უახლესი მნიშვნელოვანი წვლილი დიდ კვლევით პროექტში, რომელიც დაიწყო 2019 წელს და შესაძლებელი გახდა მრავალი უნივერსიტეტისა და კვლევითი ცენტრის თანამშრომლობით საერთაშორისო დონეზე: ”კოლეგების საერთაშორისო ჯგუფთან ერთად ჩვენ წლების განმავლობაში ვმუშაობდით ისეთი ფირის სტრუქტურების გამოყენებაზე, როგორიცაა რეაქტიული მემბრანები."- განმარტავს იგი ლუკა ბერგამასკო, კვლევის ავტორებს შორის.

კვლევა მულტიდისციპლინარული ევროპული პროექტის პროგრამის ნაწილია SoFiA (საპნის ფირის ხელოვნური ფოტოსინთეზი), რომელიც სხვათა შორის მოიცავსუფსალას უნივერსიტეტი, L 'ლეიდენის უნივერსიტეტი დაამსტერდამის უნივერსიტეტი.

პროექტის საფუძველზე ამბიციური მიზანია მიბაძავს ფოთლების თილაკოიდურ გარსს, ის, რომელშიც მიმდინარეობს ფოტოსინთეზის მსუბუქი ფაზის პროცესები, რათა შეიქმნას ხელოვნური „ქლოროფილის სინთეზი“, საიდანაც მიიღება მზის საწვავი.

"ფოტოსინთეზი იჭერს მზის შუქს და იყენებს მის ენერგიას ქიმიური რეაქციების გასატარებლად, რომლებიც აგროვებენ ენერგიით მდიდარ ნივთიერებებს, როგორიცაა ნახშირწყლები.”, განმარტავს იგი ლეიფ ჰამარსტრომი, უფსალას უნივერსიტეტის ანგსტრომის ლაბორატორიის ქიმიური ფიზიკის პროფესორი, ასევე პროექტის კოორდინატორი.

პლასტიკა და ქიმია: „საშიში“ ურთიერთობის ყველა მონახაზი
საზღვაო ეკოსისტემის შესაცვლელად ნავთობის ერთი წვეთი საკმარისია

ხელოვნური ფოტოსინთეზი, როგორც ნამარხების რეალური ალტერნატივა

საწვავის უმეტესობა, როგორიცაა ეთანოლი და წყალბადი, ახლა იწარმოება წიაღისეული წყაროები, ნავთობის ნედლეულად ექსპლუატაციას. თუმცა, მეცნიერთა აზრით, ხელოვნური ფოტოსინთეზი წარმოადგენს ამ პროცესის მოქმედ, მდგრად და ეფექტურ ალტერნატივას. როგორც შემცვლელი ნავთობის წარმოებულები, ისინი გამოიყენება მზე, წყალი, CO2 და საპნის თხელი ფილმი.

მსგავსი ტექნიკის გამოყენებით მზის უჯრედებიპროფესორ ჰამარსტრომის მიერ შესწავლილი ხელოვნური ფოტოსინთეზის უნარია საწვავის წარმოება აირისებრი ან თხევადი სახით, სიმულაციას უკეთებს იმას, რაც ხდება მცენარეებში, ანუ მზის ენერგიის გარდაქმნას ქიმიურ ენერგიად.

ამრიგად, მეცნიერთა იდეა არის თილაკოიდური მემბრანის მიბაძვა საპნის ფილმების გამოყენებით, რომლებიც შეიცავს კლასებს. კატალიზატორი სურფაქტანტები მოლეკულებისგან მიღებული ძალიან ბევრი მასალა დედამიწაზე.

"ჩვენი კვლევის უმეტესი ნაწილი ტრიალებს საბაზისო მეცნიერების მუშაობას, სადაც ჩვენ ვცდილობთ გავიგოთ პირველი პრინციპები და შევიმუშაოთ ახალი კატალიზატორები და მექანიზმები.”- განმარტავს ჰამარსტრომი 2022 წლის ინტერვიუში, ”ეს არის დაახლოებით დააჩქაროს ქიმიური რეაქცია რათა პროცესები გახდეს უფრო ენერგოეფექტური".

გენეტიკური ინჟინერია მდგრადი სოფლის მეურნეობისა და კვებისათვის
აქ არის პირველი ვანილის ნაყინი, რომელიც დამზადებულია... პლასტმასის ნარჩენებისგან

ფოტოსინთეზი მდგრადი საწვავისთვის: საპნის მიღმა

ქიმიის კათედრაზე ანგსტრომის ლაბორატორია ეს არ არის მხოლოდ ლეიფ ჰამარსტრომის ჯგუფი დაკავებული საპნის ბუშტებითა და ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებით. კვლევით ჯგუფში, რომელსაც კოორდინაცია უწევს პია ლინდბერგი, მაგალითად, ჩვენ ვცდილობთ მივიღოთ არაწიაღისეული საწვავი ბუნებრივი ფოტოსინთეზის გამოყენებით. გენმოდიფიცირებული ციანობაქტერიები.

ჩვეულებრივ, ციანობაქტერიები იყენებენ ფოტოსინთეზს ზრდისთვის, მაგრამგენეტიკური ინჟინერია შეუძლია „დაარწმუნოს“ ისინი გააკეთონ რაღაც სრულიად განსხვავებული, მაგ ბუტანოლის წარმოება.

"იდეა არის განახლებადი ქიმიკატების და საწვავის წარმოება ატმოსფეროში ნახშირორჟანგიდან მიკროორგანიზმების გამოყენებით.", განმარტავს ლინდბერგი, "გამოვიყენოთ ფოტოსინთეზი უშუალოდ გენმოდიფიცირებულ მიკროორგანიზმებში, სადაც ჩვენ შეგვიძლია გავაკონტროლოთ თუ რას აკეთებს და აწარმოებს მიკროორგანიზმი".

ამ მეთოდის დიდი უპირატესობა, განმარტავს პროფესორი ლინდბერგი, არის ის, რომ ”იყენებს ნახშირორჟანგს ატმოსფეროდან, რაც იმას ნიშნავს, რომ მას შაქარი არ სჭირდება, არამედ სრულად იყენებს ორგანიზმის საკუთარ პროცესს".

კვლევის ამ ხაზის უახლესი შედეგები თარიღდება 2023 წლის მაისით, როდესაც ლინდბერგის გუნდმა გამოაქვეყნა კვლევა, რომელიც აჩვენებს, რომ მოდიფიცირებულ ციანობაქტერიებს შეუძლიათ წარმოქმნან. იზოპრენი (ა მდგრადი სინთეზური საწვავი იდეალურია ავიაციისთვის), მზის ენერგიისა და ჰაერში არსებული ნახშირორჟანგის გამოყენებით.

ამბიციური პროექტი ნახშირორჟანგის ნულოვანი გამონაბოლქვით საწვავის წარმოებისთვის, რომელიც მოიცავს მკვლევართა ჯგუფებს მთელი მსოფლიოდან, სულ უფრო ახლოს არის რეალობასთან.

ნახშირბადის აღება და შენახვა: როგორ გამოვიყენოთ CO2?
CO2-ის დაჭერა და შენახვა: 5 სტრატეგია წმინდა ნულისკენ მიმავალ გზაზე