QAZAQ GREEN. Жасыл өсімдіктер - табиғаттың нағыз кереметі. Тек күн сәулесінен ғана қуат ала отырып, олар өз қоректері мен отындарын өндіре алады. Әлемнің түкпір-түкпірінен ғалымдар осы әдіске ұқсас адамдар үшін отын жасауға тырысады. Жаңа құрылғы сұйық отын алу үшін күн сәулесінің энергиясын пайдаланады, деп хабарлайды Science News Explores.

Егер бұл құрылғыны сәтті таратуға болатын болса, ол бүкіл әлемдегі қоғамның декарбонизациясына ықпал етуі мүмкін. Бұл қадам климаттың өзгеруін шектеу үшін қажет.

Өсімдіктердің көпшілігінде жапырақтарының құрамында хлорофилл бар. Күн сәулесінің әсерінен бұл жасыл пигмент су мен көмірқышқыл газын (CO2) қант пен оттегіге айналдырады.

Хлорофиллдегі ақуыздардың бірі су молекулаларын ыдыратады, деп түсіндіреді Индиана штатындағы Пурдю университетінің биофизигі Юлия Пушкар. «Жасанды фотосинтезде біз [өсімдіктің] ақуыздарының қызметін имитациялауға тырысамыз», - дейді ол.

Судағы сутегі мен оттегі атомдарын байланыстыратын байланыстар үзілген кезде энергия бөлінеді. Бұл энергия фотосинтез процесінің қалған бөлігін іске қосады, нәтижесінде өсімдіктердің өсуіне мүмкіндік беретін қанттар пайда болады. Ғалымдар қазба отынына экологиялық таза балама жасауға тырысуда. Мұндай отындарды жылыту үшін немесе автомобильдер немесе ұшақтардағы сияқты қозғалтқыштарда пайдалануға болады.

Кембридж университетінің (Англия) зерттеушілері бұл мәселенің бір шешімін тапты. Олардың жаңа "жасанды жапырағы" СО2 мен судан спиртті отын - этанол мен пропанолды жасайды.

Осылайша, ол "энергияны тек күн сәулесінен алады", - дейді осы зерттеудің жетекшісі Мотиар Рахаман. Бұл спиртті отындар жанған кезде энергия, су және оттегі бөлінеді, бірақ парниктік әсерге ықпал ететін газдар бөлінбейді.

Әр түрлі материалдар су молекулаларын ыдырата алады. Кембридж тобының жаңа құрылғысында осы мақсатта минералдар пайдаланылады.

Олардың "жапырақтары" перовскиттен - минералдан (Pur-OV-skyte) жасалған күн элементтері болып табылады. Олар жарықты сіңіріп, электрондарды босатады. Бұл бөліктер мыс пен палладийден жасалған катализаторлармен байланыстырылады, олар СО2-ні спиртті отынға айналдырады. Тағы бір минерал - висмут ванадаты - жарықты сіңіріп, су молекулаларын ыдыратып, оттегін босатады.

Бұл элементтердің барлығы бірге күн шуақты "жапырақтарды" жасайды.

CO2-мен байытылған судағы күн сәулесінің әсерінен бұл күн "жапырақтары" судың ыдырау процесін бастайды. Бұл оттегінің бөлінуіне әкеледі, ал катализатор СО2-ні спиртті отынға айналдырады.

Берклидегі Калифорния университетінің қызметкері Пейдонг Янг та жасанды "жапырақтарды" жасау бойынша жұмыс істейді. Химик Кембридждің "жапырақтарын" күн энергиясынан сұйық отын шығару қабілеті үшін жоғары бағалайды. Алайда, ол күн отынын алудың бұдан да тиімді әдістері бар екенін атап өтеді.

Янг тобы жарықты сіңіретін минералдарды пайдаланудың орнына бактериялармен жұмыс істейді. Бұл жағдайда күн сәулесі су молекулаларын оттегіге, электрондарға және протондарға ыдырату үшін қолданылады. Содан кейін бактериялар CO2-ді осы компоненттермен байланыстырады және химиялық ацетатты тиімді шығарады. Бұл кішкентай май қышқылын кейіннен басқа отын түрлеріне айналдыруға болады.

Бактериялармен ынтымақтастық тек отын алуға ғана мүмкіндік бермейді, дейді Польшадағы Варшава университетінің биохимигі Джоанна Каргул. Ол күн отыны зертханасын басқарады. "Біз пластмасса, тыңайтқыш және қазір қазба отынына тәуелді кез келген нәрсені жасай аламыз", - дейді ол осындай бактериялық жүйелер туралы.

Каргул сонымен қатар Кембридж тобы жасаған құрылғыны жоғары бағалайды. Дегенмен, ол осы құрылғылардың кез келгенін зертханадан тыс шығару және нақты пайдалану өте қиын екенін атап өтті. Алдымен бұл құралдардың тиімділігін арттыру қажет. Оларды тарату кезінде жаңа техникалық мәселелер (мысалы, қысқа тұйықталу) туындауы мүмкін.

Сонымен қатар, оның айтуынша, мұндай отын түрлерін жасауда минералды ресурстарды пайдаланудың тиімділігі төмен. Мұндай жүйелерді тарату үшін осы материалдардың көп мөлшері қажет болады. Сондықтан олардың қолжетімді және арзан болуы маңызды.

Жақында Иллинойс штатындағы Скоки қаласында орналасқан Lanzatech компаниясы жасанды жапырақ өндіру технологияларының бірін кеңейтті. Оның жүйесі атмосфераға жақын маңдағы кәсіпорындар шығаратын CO2-мен қоректенетін бактериялардан реактивті отын, пластмасса және синтетикалық маталар жасауға мүмкіндік береді.

Күн отыны қашан кеңінен қолжетімді болады?

Каргулдың пікірінше, портативті жүйелер мұндай отынды қажеттілігіне қарай шамамен 25 жылдан кейін өндіре алады. Бұл жүйелер улы өнімдерді пайдаланбайды және қоршаған ортаны ластамайды, керісінше тікелей күн энергиясынан отын жасайды.