Разработана технология искусственного фотосинтеза, пригодная для производства топлива, пластика и лекарственных препаратов - «Наука и технологии»

Группа ученых из Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute), Национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Berkeley National Laboratory), Беркли, Института нанотехнологий и энергетики Кавли (Kavli Energy NanoSciences Institute) и Калифорнийского университета в Беркли (University of California) разработали новый процесс искусственного гибридного фотосинтеза. Эта технология приводится в действие энергией солнечного света и бактериями специальных видов, а ее применение позволит людям снизить свою зависимость от ископаемых видов энергоносителей, нефти, природного газа и угля.

Система искусственного фотосинтеза, принцип работы которой описан в онлайн-журнале ACS Nano Letters, при помощи света преобразует атмосферный углекислый газ в определенные органические соединения, которые являются "стандартными блоками" для дальнейшего получения различных видов пластмасс, фармацевтических препаратов и топлива. При этом, для осуществления вышеупомянутых превращений, системе, кроме солнечного света, не требуется электрической, тепловой или энергии другого вида, подаваемой из внешних источников.

Обычный естественный фотосинтез используется растениями для преобразования энергии солнечного света, воды и углекислого газа в углеводы и другие органические соединения. В глобальных масштабах этот естественный процесс поглощает около 130 тераватт-часов солнечной энергии для того, чтобы произвести до 115 миллиардов метрических тонн биомассы ежегодно. И если ученым удастся дать людям возможность использовать такие технологи для производства топлива и для получения энергии, то это существенно снизит зависимость человечества от ископаемых ресурсов.

Основой разработанной технологии фотосинтеза, работа которой во многом подобна естественному процессу, является фотоэлектрический полупроводниковый преобразователь на основе тончайших кремниевых полупроводников, обладающий достаточно высоким коэффициентом преобразования.

Вырабатываемая полупроводниковым преобразователем энергия "питает" анаэробные бактерии вида Sporomusa ovata, которым требуется электрический потенциал около 200 милливольт, под воздействием которого они с эффективностью около 90 процентов начинают превращать растворенный в воде кислород и углекислый газ в ацетат. Другие бактерии, генетически модифицированные Escherichia coli, перерабатывают уксусную кислоту и ацетаты в более сложные органические соединения, которые являются сырьем для дальнейшего производства n-бутанола, полимеров PHB и других видов еще сложных органических веществ, входящих в состав большого количества распространенных продуктов, начиная от лаков и красок, и заканчивая антибиотиками.

Такой симбиоз твердых полупроводниковых элементов с системами на основе живых организмов является отправной точкой для дальнейших разработок полностью программируемой системы биологического синтеза, которая сможет использоваться в будущем для получения достаточно широкого ряда органических веществ, используя при этом, только энергию лучей солнечного света.