Fotosintezę pagrįstai galima gaminti svarbiausia pasaulyje reakcija – būtent ji Saulės energiją leidžia paversti chemine energija, saugoma ilgesnėse anglies pagrindo junginių grandinėse.
Šiuo procesu paremtos technologijos galėtų ne smarkiai sumažinti su klimato kaita siejamų ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį, bet tuo pačiu metu generuotų švarią energiją.
„Šis darbas yra proveržis“, – pažymėjo UCF asistentas profesorius Fernando Uribe-Romo. „Žvelgiant iš mokslo perspektyvos, sukurti medžiagas, sugeriančias konkrečios spalvos šviesą – labai sudėtinga, bet visuomeniniu požiūriu prisidedame prie technologijos, galinčios sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį, kūrimo“.
Jo atlikto tyrimo rezultatai publikuoti „Journal of Materials Chemistry A“.
F.Uribe-Romo ir jo studentų komanda sukūrė būdą paleisti anglies dioksido vertimo nekenksmingomis organinėmis medžiagomis cheminę reakciją sintetinėje medžiagoje – metalo organinėje struktūroje (MOF). Tai panašu į fotosintezę, kurią vykdydami augalai konvertuoja anglies dvideginį (CO₂) ir šviesą į maistą. Bet F.Uribe-Romo metodu kuriamas ne maistas, o kuras.
Šio tikslo mokslininkai visame pasaulyje siekė jau daug metų, tačiau buvo sunku priversti regimąją šviesą sukelti cheminius virsmus. Ultravioletiniai spinduliai turi pakankamai energijos, kad reakcijos galėtų vykti ant paprastų medžiagų, tarkime, titano dioksido, bet UV spinduliai sudaro tik apie 4 proc. Žemę pasiekiančios šviesos. Regimoji šviesa – nuo violetinės iki raudonos – sudaro didžiąją dalį Saulės spindulių, bet labai nedaug medžiagų gali panaudoti juos panaudoti cheminėms reakcijoms, transformuojančioms CO₂ į kurą.
Tyrėjai bandė įvairiausias medžiagas, bet regimąją šviesą absorbuojančios medžiagos yra retos ir brangios, tokios, kaip platina, renis ir iridis.
F.Uribe-Romo panaudojo titaną, paplitusį netoksišką metalą, ir pridėjo organines molekules, kurios veikia kaip šviesą sugeriančios antenos, siekdamas patikrinti, ar tokia konfigūracija veikia. Šviesą renkančios molekulės (N-alkil-2-aminotereftalatai) gali būti sukuriamos taip, kad sujungtos į MOF, sugertų konkrečios spalvos šviesą. Šiuo atveju mokslininkas suderino jas mėlynai šviesai.
Jo komanda hipotezę tikrino sukonstruotu mėlynų LED fotoreaktoriumi. Matuojamos anglies dvideginio porcijos buvo lėtai tiekiamos į fotoreaktorių – mėlynai švytintį cilindrą, primenantį soliariumo lovą – ir stebima, ar vyksta reakcija. Saulės spektrą atitinkančią mėlyną šviesą skleidė LED šviestukų juostos cilindro viduje.
Eksperimentas pavyko ir cheminės reakcijos transformavo CO₂ į dvi redukuotas anglies formas – skruzdžių rūgštį ir formamidą – ir išvalė orą.
„Siekiame toliau tobulinti šį būdą, kad gautume daugiau redukuotos anglies [junginių] ir įrenginys būtų efektyvesnis“ – sakė F.Uribe-Romo.
Jis nori patikrinti, ar paderinus sintetinę medžiagą, kitos regimosios šviesos spalvos irgi galėtų palaikyti reakciją. Jei tai pavyktų, šis procesas galėtų tapti svarbiu būdu sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį.
„Galvojame įrengti tokias daug CO₂ sugeriančias stotis statyti šalia, tarkime, jėgainių. Jų išskiriamos dujos būtų siurbiamos į stotį, apdorojamos, o šiltnamio efektą sukeliančios dujos taptų kuru, kuris galėtų būti vėl tiekiamas atgal į jėgainę“, – aiškino mokslininkas.
Gal kada namų savininkai galės įsigyti iš šios medžiagos pagamintas stogo čerpes, kurios valytų aplinkinį orą ir tuo pačiu tiektų energiją jų namams.
„Kad tai įvyktų, reikėtų naujos technologijos ir infrastruktūros“, – perspėjo F.Uribe-Romo. „Tačiau tai galėtų būti įmanoma“.
