Революционное техническое изобретение: создана система искусственного фотосинтеза

Команда инженеров и исследователей из Калифорнийского университета, Национальной лаборатории Лоренса (Беркли) и Института энергетических нанонаук в Кавли создала революционную систему для искусственного фотосинтеза из полупроводниковых нанопроволок и бактерий.

Созданное устройство имитирует процесс природного фотосинтеза, превращает углекислоту в ацетаты при помощи солнечной энергии. По мнению учёных, их изобретение совершает прорыв в биосинтезе. Ведь в недалёком будущем таким образом можно получать горючее, полимеры и другие химикаты: "Мы считаем, что наша система - это революционный скачок вперед в области искусственного фотосинтеза. Новая система имеет потенциал, способный коренным образом изменить химическую и нефтяную промышленность - ведь теперь мы можем производить химикаты и топливо полностью возобновляемым способом, вместо того, чтобы извлекать их из недр Земли", - сказал руководитель группы доктор Пейдон Янг
из Калифорнийского университета.

Всё начинается в "искусственном лесу" из нитчатых наноструктур из кремния и двуокиси титана. Физический принцип работы этого преобразователя энергии похож на таковой хлорофилловых зёрен. При поглощении фотонов света различной частоты на фотоанодном катализаторе образуются пары "электрон-дырка". "Дырки" расщепляют молекулы воды и в итоге получаются молекулярный кислород и ионы водорода.
А водород и свободные электроны поступают к хемосинтезирующим бактериям-ацетогенам Sporomusa ovata
для биохимического цикла восстановления CO2 с выходом ацетатов уксусной кислоты. Дальше в дело вступают бактерии кишечной палочки Escherichia coli, которые синтезируют заданный химикат из готовых ацетатов.
"При естественном фотосинтезе листья получают энергию от солнца и перерабатывают двуокись углерода, чтобы в реакции с водой создать молекулы, формирующие их биомассу, — говорит один из авторов работы
Крис Чанг. – В нашей системе нанопровода получают энергию солнца и доставляют электроны бактериям,
в результате чего двуокись углерода перерабатывается и комбинируется с водой, давая на выходе разные химические продукты":

В опытной установке изобретатели уже смогли получить углеводороды n-бутанол, изопрен и биоразлагаемый полимер PHB. Впереди огромные перспективы промышленного получения органических пластмасс и горючего
в буквальном смысле из воздуха, вместо того, чтобы добывать нужное для их производства сырьё из-под земли. При этом парниковый газ СО2 не производится, а наоборот, извлекается из атмосферы.

Следует сказать, что впервые на чудодейственные свойства хемосинтезирующей бактерии споромузы, продуцирующей уксусную кислоту, обратили учёные Массачусетского технологического института, открывшие у неё явления электросинтеза (элетрохемосинтеза) - то есть, производства органических веществ, используя энергию... электрического тока. И споромуза, оказывается, не уникум. Таких электросинтетиков обнаружено ещё 3 вида.