Das künstliche Blatt, das auch im Freien funktioniert: Kraftstoff und Sauerstoff aus CO2 | Wissenschaft 2020

Anonim

Die natürliche Photosynthese wird ebenfalls ein nicht ganz effizienter Prozess sein, aber sie hat das Leben auf der Erde schon immer fortgesetzt: Die Blätter wandeln wie kleine Kraftwerke Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid in Sauerstoff und Nährstoffe um.

Gibt es Pflanzen, die nicht zur Photosynthese fähig sind?

Unvollkommene Kopien. Versuche, diesen Mechanismus nachzuahmen, CO2 zu binden und es zu sauberer Luft und Solarkraftstoff zu machen, wurden seit den 1990er Jahren unternommen. Bisher wurden jedoch nur langsame Fortschritte erzielt, und zwar aus zwei Hauptgründen: Geringe Umwandlungseffizienz, was das Verfahren unbequem macht. aus wirtschaftlicher Sicht und der Schwierigkeit, die Technik außerhalb des Labors zu exportieren, wo die "künstlichen Blätter" wirken, jedoch nur, wenn sie unter Druck stehendem Kohlendioxid ausgesetzt sind, um die Menge des absorbierten Gases zu erhöhen.

Sie benötigen ein Gerät, das in verdünnten Medien funktioniert, beispielsweise in dem Gemisch aus Luft und Abgasen, das wir täglich einatmen. Wissenschaftler der Universität von Illinois in Chicago haben ein bionisches Blatt entwickelt, das für die Arbeit in der realen Welt besser geeignet ist, bei der Luftreinigung Kraftstoff gewinnt und theoretisch bis zu zehnmal effizienter ist als ein natürliches Blatt.

künstliche Photosynthese Das Design des neuen Kunstblatts, geschützt durch eine poröse Außenkapsel. | Universität von Illinois in Chicago

Noch eine Schicht. Wie in der Fachzeitschrift ACS Sustainable Chemistry & Engineering erläutert, liegt die Besonderheit des neuen Blattes in der transparenten und semipermeablen Kapsel, die mit Wasser gefüllt ist und die Einheit für künstliche Photosynthese umgibt. Wenn das Gerät der Sonne ausgesetzt ist, verdunstet das Wasser durch die Membran (in quaternärem Ammoniumharz), während das CO2 selektiv durch die Poren der Kapsel abgesaugt wird. Das künstliche Blatt im "Gehäuse" wandelt Kohlendioxid in Kohlenmonoxid und Sauerstoff um: Das erste kann zur Erzeugung synthetischer Brennstoffe aufgefangen werden, das zweite kann wie ein normales Blatt in die Atmosphäre abgegeben werden.

Doppelter Zweck. Es wäre genau die auf CO2-Extraktion spezialisierte Membran, die es dem Gerät ermöglicht, außerhalb der Laborgrenzen zu arbeiten. Das Team errechnete, dass 360 dieser riesigen Blätter (170 cm lang und 20 cm breit) eine halbe Tonne Kohlenmonoxid pro Tag produzieren und gleichzeitig 10% des CO2 aus der Luft saugen können das umgibt sie.