Fotosinteza artificială
Fotosinteza artificială este un proces chimic care imită procesul natural al fotosintezei , care transformă lumina soarelui , a apei și a dioxidului de carbon în carbohidrați și oxigen . Termenul se referă de obicei la orice sistem de captare și stocare a energiei din lumina soarelui în legăturile chimice ale unui combustibil ( combustibil solar ). Disocierea fotocatalizată a apei transformă apa în protoni (și în cele din urmă în hidrogen ) și oxigen și este una dintre principalele zone de cercetare în fotosinteza artificială. Reducerea fotochimică a dioxidului de carbon este un alt proces în studiu și reproduce fixarea naturală a carbonului.
Cercetările dezvoltate în acest domeniu includ proiectarea și construcția de dispozitive (și componentele acestora) pentru producerea directă de combustibili solari, chimia fotoelectrică și aplicațiile sale la celulele de combustibil și ingineria enzimelor și microorganismelor fotoautotrofe pentru biocombustibili microbieni și producția de biohidrogen Multe, dacă nu chiar majoritatea, liniilor de cercetare sunt inspirate din lumea biologică, adică se bazează pe biomimicie .
Prezentare generală
Reacțiile de fotosinteză pot fi împărțite în două semi-reacții ( oxidare și reducere ), ambele fiind esențiale pentru producerea combustibilului. În fotosinteza plantelor, moleculele de apă sunt foto-oxidate pentru a elibera oxigen și protoni. A doua fază a fotosintezei plantelor (cunoscută sub numele de ciclul Calvin ) este o reacție independentă de lumină care transformă dioxidul de carbon în glucoză . Cercetările privind fotosinteza artificială dezvoltă fotocatalizatori pentru a efectua ambele reacții separat. Mai mult, protonii care rezultă din disocierea apei pot fi folosiți în producția de hidrogen. Acești catalizatori trebuie să poată reacționa rapid și să absoarbă un procent mare din fotonii solari. [1]
Deși fotovoltaica permite generarea directă de energie electrică din lumina soarelui, ineficiența producției de combustibili din energia fotovoltaică (proces indirect) și faptul că lumina soarelui nu este constantă în timp, pune limite utilizării acesteia (dar îmbunătățirea continuă în ceea ce privește eficiența și scăderea în termeni de costuri face din această tehnologie o alternativă validă la alte forme de producere a energiei). [2] [3]
O modalitate de a exploata fotosinteza naturală este prin producerea de biocombustibili prin biomasă , un alt proces indirect care suferă de eficiența scăzută în conversia energiei (datorită eficienței scăzute a fotosintezei în sine în conversia luminii solare în biomasă). creșterea cererii de terenuri pentru producția de alimente. [4]
Notă
- ^ Lynn Yarris, Transformarea luminii solare în combustibili lichizi: Cercetătorii de laborator Berkeley creează un fotocatalizator de dimensiuni nano pentru fotosinteza artificială , în Berkeley Lab News Center , Lawrence Berkeley National Laboratory. Adus la 16 ianuarie 2012 .
- ^ Stenbjörn Styring, Fotosinteza artificială pentru combustibili solari , în Faraday Discussions , Advance Article, 21 decembrie 2011, Bibcode : 2012FaDi..155..357S , DOI : 10.1039 / C1FD00113B . Adus la 12 ianuarie 2012 .
- ^ The Difference Engine: The sunbeam solution , în The Economist .
- ^ Andrea Listorti, Durrant, James; Barber, Jim, Solar to Fuel , în Nature Materials , vol. 8, nr. 12, decembrie 2009, pp. 929–930, Bibcode : 2009NatMa ... 8..929L , DOI : 10.1038 / nmat2578 . Adus la 24 ianuarie 2012 .
| Controlul autorității | NDL ( EN , JA ) 001159718 |
|---|
