Прорив у штучному фотосинтезі перетворює відходи на паливо та ліки

Ще один штучний фотосинтез

Уже відомо кілька різних досліджень на тему штучного фотосинтезу. Всі вони поки що на етапі розробки, а тому не застосовуються поза експериментальними лабораторіями, щоб, наприклад, масово поглинати вуглекислий газ і зменшувати парниковий ефект на планеті. Дослідницька група під керівництвом доцента Шого Морі та професора Сусуму Сайто з Університету Нагої розробила інноваційний метод, який використовує сонячне світло та воду для отримання енергії та цінних органічних сполук, у тому числі фармацевтичних препаратів, з відходів, повідомляє 24 Канал з посиланням на Nature Communications.

Цей прорив знаменує собою важливий крок на шляху до більш сталого виробництва енергії та хімічних речовин, упевнені автори статті.

Штучний фотосинтез включає в себе хімічні реакції, які імітують те, як рослини перетворюють сонячне світло, воду і вуглекислий газ на багату енергією глюкозу. При цьому не утворюються відходи, які часто утворюються в інших процесах, а лише енергія та корисні хімічні речовини,
– каже Сусуму Сайто.

Методика команди, що отримала назву "штучний фотосинтез, спрямований на органічний синтез", або скорочено APOS, відповідає всім ключовим критеріям штучного фотосинтезу. Особливістю APOS є його здатність використовувати органічні речовини та воду як сировину, що є фундаментальним зрушенням у застосуванні штучного фотосинтезу.

Ключем до успіху APOS є спільна дія двох типів неорганічних напівпровідникових фотокаталізаторів. Ці каталізатори сприяють розкладанню органічної речовини відходів і води шляхом розщеплення води, що призводить до синтезу корисних органічних сполук і "зеленого" водню".

Як це застосувати на практиці

Дослідники описують низку практичних застосувань свого відкриття. В експерименті вони використовували різну органічну сировину для синтезу понад 25 різних спиртів та ефірів, що містять широкий спектр застосувань, включаючи аналог антидепресанту та ліки проти сінної лихоманки. Метод також дозволяє модифікувати органічні матеріали, що вони продемонстрували, модифікувавши препарат, який використовується для лікування підвищеного рівня ліпідів у крові.

"Наша найсучасніша методика потенційно може виробляти корисні вуглецеві матеріали без утворення вуглекислого газу та відходів. Прикладом є ацетонітрил, який ми використовували в цьому експерименті як вихідний матеріал. Ацетонітрил є побічним продуктом, що утворюється під час промислового масового виробництва полімерних та вуглецевих нановолокон. Використання його в APOS дозволило перетворити його на корисний продукт, що потенційно зменшує кількість відходів", – сказав Сайто.

Це дослідження може покласти початок новій галузі штучного органічного синтезу шляхом фотосинтезу, а його результати, як очікується, сприятимуть сталому виробництву медичної та сільськогосподарської хімії, що використовує відновлювану енергію та ресурси, такі як сонячне світло і вода.