Группа китайских ученых разработала технологию, которая позволяет превращать углекислый газ и воду в химические соединения, пригодные для производства бензина, используя лишь солнечную энергию. О работе исследователей из Китайской академии наук и Гонконгского университета науки и технологий сообщило издание South China Morning Post со ссылкой на статью в журнале Nature Communications.
Идея, подсмотренная у растений
Основой разработки стал принцип фотосинтеза — процесса, благодаря которому растения превращают солнечный свет, воду и углекислый газ в энергию. Ученые попытались воспроизвести этот механизм в лаборатории, но с прицелом на получение топлива.
Главная проблема искусственного фотосинтеза заключается в том, что нужные реакции происходят не одновременно и требуют передачи электронов между разными этапами. В живых клетках эту задачу решают специальные молекулы-накопители, временно удерживающие энергию света и передающие ее дальше по цепочке реакций.
Исследователи решили создать аналог такого «энергетического буфера» в неорганическом материале.
Материал, который накапливает свет
Команда разработала модифицированный серебром материал на основе триоксида вольфрама. Под действием света он способен накапливать электроны, а затем отдавать их, когда это требуется для химической реакции.
В сочетании с катализаторами этот материал позволил превращать CO₂ в оксид углерода — важное промежуточное вещество. Его уже можно перерабатывать дальше, получая жидкие углеводороды, близкие по составу к обычному бензину.
В своей работе авторы отмечают, что их подход представляет собой «стратегию создания биоинспирированного резервуара заряда для эффективного фотовосстановления диоксида углерода» и может стать универсальной основой для производства солнечного топлива.
Без вредных добавок
Обычно подобные реакции требуют так называемых жертвенных агентов — веществ, которые отдают электроны и при этом расходуются сами. Такие компоненты делают процесс менее экологичным и усложняют его.
Новая система использует воду вместо этих добавок, что делает схему ближе к природному фотосинтезу. В ходе испытаний ученые показали, что реакцию можно запускать обычным солнечным светом без внешнего источника энергии.
Топливо для сложных отраслей
Интерес к подобным технологиям растет, поскольку они позволяют одновременно перерабатывать CO₂ и получать синтетическое топливо. Такие виды горючего особенно важны для авиации и морского транспорта, где прямую электрификацию внедрить трудно.
Процесс, описанный в работе, сначала превращает углекислый газ в более простые молекулы, например оксид углерода, а затем из них можно синтезировать жидкие углеводороды. Важно, что такое топливо совместимо с существующими двигателями и инфраструктурой.
По словам исследователей, новый материал работает не хуже систем, где применяются специальные органические добавки, «жертвующие» электроны для реакции. При этом его можно сочетать с разными катализаторами, что делает технологию более гибкой. Ученые считают, что такой подход может приблизить возобновляемую энергетику к реальным промышленным задачам.
Пока речь идет о лабораторной технологии, и ее масштабирование потребует времени. Но сама идея напрямую превращать солнечный свет и углекислый газ в жидкое топливо считается одним из ключевых направлений будущей энергетики.
Химики создали реактивное топливо на основе помидоров
В России протестировали авиационное топливо на основе переработанного масла
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram