Je li umjetni list spreman za stvarni svijet?
Umjetni list koji može izvući ugljikov dioksid iz rijetkog zraka
Biljke su zadivljujuće male tvornice koje pretvaraju Sunčevu svjetlost, vodu i ugljikov dioksid u energiju. Tijekom posljednjih godina ljudi su pokušali imitirati taj proces proizvodnjom umjetnih listova, ali nikad nisu bili blizu tome. Istraživači sa Sveučilišta Illinois u Chicagu osmislili su novu verziju koja bi mogla raditi u stvarnom svijetu, uklanjajući ugljikov dioksid iz zraka i proizvodeći kisik i sintezno gorivo.
Jedan od prvih umjetnih listova napravljen je na Harvardu 2011. godine i koristio je sunčevu svjetlost za razdvajanje vode u plinoviti kisik i vodik. Za ostale izvedbe od tada koristila se slična tehnologija za proizvodnju električne struje, tekućih goriva, gnojiva pa čak i lijekova. Trenutno najprikladniji listovi dobro apsorbiraju ugljikov dioksid, ali samo u laboratorijskim uvjetima.
„Sve izvedbe umjetnih listova koje su do sada proizvedene i testirane u laboratoriju koriste ugljikov dioksid iz spremnika pod tlakom“, rekao je Meenesh Singh, autor istraživanja sa Sveučilišta Illinois u Chicagu (UIC). „Da bi se uređaj mogao uspješno upotrebljavati u stvarnom svijetu, mora biti u mogućnosti izvlačiti ugljikov dioksid iz mnogo razrijeđenijih izvora poput zraka i dimnih plinova koji nastaju u elektranama na ugljen.“
UIC istraživači navode da je njihova izvedba umjetnog lista spremna za stvarni svijet. Izvedba lista zvuči nevjerojatno jednostavno: u osnovi je to obična, stara, umjetna jedinica za fotosintezu obložena novom prozirnom kapsulom. Taj vanjski omotač je polupropusna membrana napravljena od kvaterne amonijeve soli i napunjena vodom.
Zamisao je da kada sunce obasjava uređaj voda u omotaču počinje polako isparavati kroz pore omotača. Na taj način omotač selektivno upija ugljikov dioksid izvana. Upijeni se plin zatim pretvara u ugljikov monoksid umjetnom jedinicom za fotosintezu u unutrašnjosti uređaja. Tako dobiven ugljikov monoksid može se skupljati i koristiti za razne svrhe poput proizvodnje sinteznih goriva. Kisik je nusproizvod te se on također može skupljati ili jednostavno ispuštati u zrak kao što bi to činila i prirodna biljka.
Umjetni list - ugljikov dioksid (crvene i crne kuglice) ulazi u list kako voda (bijele i crvene kuglice) isparava s dna lista. Umjetni fotosustav (ljubičasti krug u središtu lista), izrađen od svjetlosnog apsorbera presvučenog katalizatorom, pretvara ugljikov dioksid u ugljikov monoksid i vodu u kisik (prikazan kao dvostruka crvena kugla) koristeći sunčevu svjetlost. (Foto: Meenesh Singh / UIC).
Istraživači navode da će njihova izvedba lista biti i do deset puta efikasnija u ovom procesu nego prirodni list. Ako se dovoljno listova skupi na jednom mjestu, može se proizvesti pristojna količina goriva i dobro pročistiti okolni zrak.
Tim je izračunao da 360 listova, svaki 170 cm dug i 20 cm širok, u jednom danu može proizvesti pola tone ugljikovog monoksida i ukloniti 10 % ugljikovog dioksida iz zraka na oko 100 m iznad mjesta gdje su postavljeni.
„Omatanjem tehnologije tradicionalnog umjetnog lista ovom specijaliziranom membranom, cijela jedinica može funkcionirati vani, poput prirodnog lista“, rekao je Singh. „Naš dizajn koristi već postojeće materijale i tehnologije čijom se kombinacijom može dobiti umjetni list koji je spreman biti postavljen izvan laboratorija gdje može odigrati važnu ulogu u smanjenju količine stakleničkih plinova u atmosferi.“
- Istraživanje je objavljeno u časopisu ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Žarko Šaravanja / Ekovjesnik