Междисциплинарная группа ученых из Гарвардского университета под руковоством Дэвида Ноцера создала систему, которая использует солнечную энергию для разделения молекул воды и водорода, питающиеся бактериями для производства жидкого топлива. Система может преобразовывать солнечную энергию в биомассу с КПД 10 процентов, что значительно выше одного процента, который на сегодняшний день фиксируется в созданных системах природного биосинтеза. Об открытии сообщается в Science, популярно о нем рассказывается на сайте Гарвардского университета.

Разработка является усовершенствованной версией созданной год назад системой получения переработки энергии, которая была сделана по аналогии с процессом фотосинтеза. Ранее был сконструирован искусственный лист, который представлял собой кремниевый солнечный элемент с каталитическими материалами, расположенными на разных сторонах. При опускании сосуда в воду под действием солнечных лучей начинается реакция электролитической диссоциации воды: с одной стороны пластины начнут выделяться пузырьки кислорода, а с другой — водорода. Катализатор расщепляет воду на кислород и водород под воздействием солнечного света, а затем бактерии Ralstonia eutropha перерабатывают полученные соединения в изопропанол, который является горючим соединением. Таким образом. система объединяла возможности неорганического катализатора и органической биосистемы.

Новая система, получившая название «Бионический лист 2.0» (bionic leaf 2.0) открыла возможность проводить тот же процесс в воздухе, как это обычно и происходит при природном фотосинтезе. Также ученые использовали новый катализатор на кобальт-фосфорном сплаве, особенности которого позволили ему «самовосстанавливаться» и не вымываться в раствор: прежний никель-молибден-цинковый катализатор создавал негативно воздействовал на бактерии. Использование нового катализатора позволило снизить рабочее напряжение, что, в свою очередь, повысило эффективность процесса до 10 %. В итоге с помощью бактерий система производит биомассу с эффективностью 10,6% и спирты с эффективностью 6,4 %, которые могут быть использованы непосредственно в качестве топлива.

Как полагают ученые, создание систем искусственного фотосинтеза чрезвычайно важно для разработки технологии получения биотоплива, сокращение использования ископаемого топлива и уменьшение избыточного количества СО2 в атмосфере.