КАВАНИШ, Јапонија, 15 ноември 2022 година /PRNewswire/ — Еколошките проблеми како што се климатските промени, осиромашувањето на ресурсите, истребувањето на видовите, загадувањето со пластика и уништувањето на шумите предизвикани од порастот на светската популација стануваат сè поитни.
Јаглерод диоксидот (CO2) е стакленички гас и една од главните причини за климатските промени. Во овој поглед, процесот наречен „вештачка фотосинтеза (фоторедукција на јаглерод диоксид)“ може да произведе органски суровини за гориво и хемикалии од јаглерод диоксид, вода и сончева енергија, како што прават растенијата. Во исто време, тие ги намалуваат емисиите на CO2, кои се користат како суровина за производство на енергија и хемикалии. Затоа, вештачката фотосинтеза е позната како една од најнапредните зелени технологии.
MOF (метално-органски рамки) се суперпорозни материјали составени од кластери на неоргански метали и органски линкери. Тие можат да се контролираат на молекуларно ниво во нано опсегот со голема површина. Поради овие својства, MOF можат да се применат во складирање на гас, сепарација, адсорпција на метали, катализа, испорака на лекови, третман на вода, сензори, електроди, филтри итн. Неодамна е откриено дека MOF имаат способност да го заробат CO2, кој може да се користи за производство на органски супстанции преку фоторедукција на CO2, позната и како вештачка фотосинтеза.
Квантните точки, од друга страна, се ултра-ситни материјали (0,5–9 нанометри) со оптички својства кои ги почитуваат правилата на квантната хемија и квантната механика. Тие се нарекуваат „вештачки атоми или вештачки молекули“ бидејќи секоја квантна точка се состои од само неколку до илјадници атоми или молекули. Во овој опсег на големина, енергетските нивоа на електроните повеќе не се континуирани и се одделуваат поради физички феномен познат како ефект на квантно ограничување. Во овој случај, брановата должина на емитираната светлина ќе зависи од големината на квантната точка. Овие квантни точки можат да се применат и во вештачката фотосинтеза поради нивниот висок капацитет за апсорпција на светлина, способноста да генерираат повеќекратни екситони и големата површина.
И MOF-ите и квантните точки се синтетизирани од страна на Алијансата за зелена наука. Претходно, тие успешно користеа композити од MOF-квантни точки за производство на мравја киселина како специјален катализатор за вештачка фотосинтеза. Сепак, овие катализатори се во форма на прав и овие катализаторски прашоци мора да се собираат со филтрација во секој процес. Затоа, тешко е да се примени во вистинска индустриска употреба бидејќи овие процеси не се континуирани.
Како одговор на тоа, г-дин Каџино Тецуро, г-дин Ивабајаши Хирохиса и д-р Мори Рјохеи од „Грин Сајанс Алијанс Ко.“, Лтд. ја користеа својата технологија за да ги имобилизираат овие специјални катализатори на вештачка фотосинтеза на евтина текстилна ткаенина и отворија нова фабрика за мравја киселина. Процесот може да се извршува континуирано за практични индустриски апликации. По завршувањето на реакцијата на вештачка фотосинтеза, водата што содржи мравја киселина може да се извади и екстрахира, а потоа може да се додаде нова свежа вода во садот за да се продолжи со продолжувањето на вештачката фотосинтеза.
Мравјата киселина може да го замени водородното гориво. Една од главните причини што го попречуваат светското усвојување на општество базирано на водород е тоа што водородот, најмалиот атом во универзумот, е тежок за складирање и би било многу скапо да се изгради добро затворен резервоар на водород. Покрај тоа, водородниот гас може да биде експлозивен и да претставува опасност по безбедноста. Многу е полесно да се складираат мравките киселини како гориво бидејќи се течни. Доколку е потребно, мравјата киселина може да ја катализира реакцијата за производство на водород in situ. Покрај тоа, мравјата киселина може да се користи како суровина за разни хемикалии.
Дури и ако ефикасноста на вештачката фотосинтеза во моментов е сè уште многу ниска, Алијансата за зелена наука ќе продолжи да се бори за зголемување на ефикасноста и воведување на вистински применета вештачка фотосинтеза.