Неймовірний прорив: учені створили реактор, який працює на світлі й виробляє водень

Як це працює

Ліверпульський університет оголосив про значний прорив у галузі інженерної біології та чистої енергетики. Дослідники розробили революційний гібридний нанореактор, що працює на світлі й поєднує природну ефективність біологічних процесів з точністю синтетичного дизайну для виробництва водню, чистого і поновлюваного джерела енергії. Дослідження, докладно описане в журналі ACS Catalysis, представляє інноваційне рішення давньої проблеми використання сонячної енергії для виробництва палива, повідомляє 24 Канал.

У той час як природні системи фотосинтезу чудово використовують сонячне світло, штучні системи історично не досягали таких результатів. Новий підхід до штучного фотокаталізу є значним кроком у подоланні цього розриву в продуктивності.

Гібридний нанореактор є продуктом нової інтеграції біологічних і синтетичних матеріалів. Він поєднує карбоксисомні оболонки (природні мікрокомпартменти бактерій – крихітні структури, укладені білками, що містять ферменти і беруть участь в обмінних процесах) з мікропористим органічним напівпровідником. Ці оболонки захищають чутливі ферменти гідрогенази, які є високоефективними у виробництві водню, але схильні до дезактивації киснем. Введення цих ферментів забезпечує їхню стабільну активність та ефективність.

Професор Лунінг Лю, завідувач кафедри мікробної біоенергетики та біоінженерії Ліверпульського університету, працював у співпраці з професором Енді Купером з хімічного факультету та директором Університетської фабрики інноваційних матеріалів (MIF). Разом вони синтезували мікропористий органічний напівпровідник, який діє як світлозбиральна антена. Цей напівпровідник поглинає видиме світло і передає отримані екситони біокаталізатору, стимулюючи виробництво водню.

Імітуючи складні структури та функції природного фотосинтезу, ми створили гібридний нанореактор, який поєднує широке поглинання світла та ефективність генерації екситонів синтетичними матеріалами з каталітичною силою біологічних ензимів. Ця синергія дозволяє виробляти водень, використовуючи світло як єдине джерело енергії,
– сказав професор Лунінг Лю.

Ця робота може усунути залежність від дорогих дорогоцінних металів, таких як платина, пропонуючи економічно вигідну альтернативу традиційним синтетичним фотокаталізаторам, досягаючи при цьому схожої ефективності. Цей прорив не лише прокладає шлях до сталого виробництва водню, але й має потенціал для ширшого застосування в біотехнологіях.