برگ‌های مصنوعی فتوسنتز را تقلید می‌کنند/ بهره‌گیری از فناوری جدید برای کاهش گاز‌های گلخانه‌ای

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، تاکنون برگ‌های مصنوعی که تولید شده اند و وعده کاهش دی اکسید کربن هوا را داده اند تنها در داخل شرایط آزمایشگاهی قادر به فوتوسنتز بودند چرا که برای انجام این فرایند باید از دی اکسید کربن خالص و تحت فشار موجود در مخازن استفاده کرد و در غیر این صورت عمل فوتوسنتز غیر ممکن خواهد بود.

اما اکنون محققان دانشگاه ایلینویز راهکاری را پیشنهاد کرده اند که از آن طریق می‌توان برگ‌های مصنوعی را صرفا از محیط آزمایشگاه خارج و به محیط زیست برگرداند. برگ مصنوعی بهبود یافته آنها، که از دی اکسید کربن - یک گاز گلخانه‌ای قوی - هوا استفاده می‌کند، حداقل ۱۰ برابر کارآمدتر از برگ‌های طبیعی در تبدیل دی اکسید کربن به سوخت و انرژی عمل می‌کنند. یافته‌های آن‌ها در مجله مهندسی و شیمی پایدار گزارش شده است.

دکتر Meenesh Singh استادیار مهندسی شیمی دانشگاه ایلینویز در این زمینه گفت: تا کنون، تمام برگ‌های مصنوعی تولید شده در آزمایشگاه‌ها که مورد آزمایش قرار گرفته اند از مخازن تحت فشار دی اکسید کربن استفاده کرده اند. اما برای اجرای موفقیت آمیز این فرآیند در دنیای واقعی و محیط طبیعی، این دستگاه‌ها باید بتوانند دی اکسید کربن را از منابع بسیار رقیق‌تر جذب و در فرایند فوتوسنتز استفاده کنند منابعی مانند هوا و گاز حاصل از احتراق که بوسیله نیروگاه‌های سوخت زغال سنگ تولید شده اند.

نبود دی اکسید کربن فشرده و غلیظ برای این برگ‌ها به این معنی است که آن‌ها باید راهی برای جمع آوری و تمرکز دی اکسید کربن از هوا برای شروع واکنش‌های فتوسنتزی مصنوعی خود داشته باشند.

سینگ و همکارش پیشنهاد کرده اند که می‌توانند این مشکل را با قرار دادن یک برگ مصنوعی سنتی در داخل یک کپسول شفاف ساخته شده از یک غشاء نیمه نفوذ پذیر از رزین آمونیوم چهارعاملی و پر از آب رفع نمایند. این غشاء اجازه می‌دهد آب زمانی که توسط نور خورشید گرم می‌شود تبخیر شود. زمانیکه آب از طریق غشا عبور می‌کند، غشا به طور انتخابی دی اکسید کربن را از هوا جدا می‌کند. واحد فتوسنتزی مصنوعی داخل کپسول از پوشش جاذب نور به همراه نوعی کاتالیست که دی اکسید کربن را به مونوکسید کربن تبدیل می‌کند ساخته شده است، که این کپسول می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای ایجاد سوخت‌های مصنوعی مختلف مورد استفاده قرار گیرد. در این فرآیند اکسیژن تولید و آزاد شده و در محیط خارجی آزاد می‌گردد.

این محقق گفت: "با قراردادن فناوری برگ‌های مصنوعی سنتی در داخل این غشای تخصصی، کل واحد قادر خواهد بود تا مانند یک برگ طبیعی در خارج از محیط کار کند. "

بر اساس محاسبات آن‌ها از طریق این تکنولوژی، ۳۶۰ برگ، هر ۱.۷ متر طول و ۰.۲ متر عرض می‌تواند نزدیک به نیم تن مونوکسید کربن در روز تولید کند که می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای ساخت سوخت‌های مصنوعی استفاده شود. ۳۶۰ عدد از این برگ‌های مصنوعی با مساحت ۵۰۰ متر مربع، می‌توانند در یک روز ۱۰ درصد دی اکسید کربن در محیط اطراف خود (۱۰۰ متر اطراف) را کاهش دهند.

این محقق گفت: "طراحی مفهومی ما از مواد و فن آوری‌های موجود و در دسترس است که در صورت ترکیب می‌تواند برگی مصنوعی تولید و نقش مهمی در کاهش گاز‌های گلخانه‌ای در جو ایجاد کند. "