Ученые разработали инновационную технологию искусственного фотосинтеза, способную преобразовывать органические отходы в полезные химические соединения и энергию с использованием солнечного света и воды. Новый метод, получивший название APOS, исключает образование нежелательных побочных продуктов, что делает его значимым достижением в области устойчивого развития.
Исследовательская группа под руководством доцента Сёго Мори и профессора Сусуму Сайто из Университета Нагойя представила этот прорывной метод, который не только эффективно перерабатывает отходы, но и позволяет получать ценные органические соединения, включая фармацевтические вещества. Открытие может стать важным шагом к экологически безопасному производству энергии и химических компонентов. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Принцип работы APOS
Процесс искусственного фотосинтеза основан на химических реакциях, имитирующих естественный фотосинтез растений. Как пояснил профессор Сусуму Сайто, в отличие от других методов переработки, новый подход позволяет получать исключительно энергию и полезные химические вещества без образования вредных побочных продуктов.
Метод APOS (Artificial Photosynthesis for Organic Synthesis) отвечает ключевым требованиям искусственного фотосинтеза и использует органические вещества и воду в качестве исходного сырья.
Главная особенность технологии заключается в применении двух типов неорганических полупроводниковых катализаторов, которые играют решающую роль в расщеплении воды и органических отходов. В процессе реакции формируются ценные органические соединения и «зеленый» водород, что делает метод энергоэффективным и экологически чистым.
Практическое применение новой технологии
Исследователи уже разработали различные варианты применения APOS, продемонстрировав его способность перерабатывать разнообразные органические вещества и получать более 25 различных спиртовых и эфирных соединений. Среди них — вещества, схожие по структуре с антидепрессантами и препаратами для лечения сенной лихорадки.
Кроме того, метод позволяет изменять органические соединения, что открывает новые возможности для разработки лекарственных препаратов. В ходе эксперимента ученые модифицировали одно из лекарств, применяемых для снижения уровня липидов в крови, сделав его более эффективным.
Минимизация отходов и углеродного следа
Еще одним важным аспектом технологии APOS является ее способность перерабатывать углеродные материалы без выделения углекислого газа. Например, в ходе исследований ученые использовали ацетонитрил в качестве сырья. Это вещество является побочным продуктом при массовом производстве полимеров и углеродных нановолокон. Применение метода APOS позволило превратить этот отход в полезный химический компонент, что значительно сокращает объем вредных выбросов и повышает экологическую эффективность производственных процессов.
Перспективы развития искусственного фотосинтеза
Новое исследование открывает новую область искусственного фотосинтеза, направленную на создание устойчивых технологий производства медицинских и сельскохозяйственных химикатов с использованием солнечной энергии и воды.
Ранее ученые уже разработали способы переработки пластиковых отходов в полезные химические вещества. Один из таких методов позволяет разлагать пластик на олефины, которые затем используются для синтеза спиртов, а другой метод превращает пластмассы в жирные кислоты — основу для моющих средств. Эти технологии помогают уменьшить зависимость от ископаемого топлива и способствуют формированию более устойчивой пластиковой экономики.
Метод APOS может стать важной частью глобального перехода к замкнутой экономике, где отходы превращаются в ценные ресурсы, а производство становится более экологичным и энергоэффективным.