KAWANISH, Japoni, 15 nëntor 2022 /PRNewswire/ — Çështjet mjedisore si ndryshimi i klimës, pakësimi i burimeve, zhdukja e specieve, ndotja nga plastika dhe shpyllëzimi i shkaktuar nga rritja e popullsisë së botës po bëhen gjithnjë e më urgjente.
Dioksidi i karbonit (CO2) është një gaz serrë dhe një nga shkaqet kryesore të ndryshimeve klimatike. Në këtë drejtim, një proces i quajtur "fotosintezë artificiale (fotoreduktimi i dioksidit të karbonit)" mund të prodhojë lëndë të para organike për karburant dhe kimikate nga dioksidi i karbonit, uji dhe energjia diellore, siç bëjnë bimët. Në të njëjtën kohë, ato zvogëlojnë emetimet e CO2, të cilat përdoren si lëndë e parë për prodhimin e energjisë dhe kimikateve. Prandaj, fotosinteza artificiale njihet si një nga teknologjitë më të përparuara të gjelbra.
MOF-të (kornizat metalo-organike) janë materiale superporoze të përbëra nga grumbuj metalesh inorganike dhe lidhës organikë. Ato mund të kontrollohen në nivel molekular në diapazonin nano me një sipërfaqe të madhe. Për shkak të këtyre vetive, MOF-të mund të aplikohen në ruajtjen e gazit, ndarjen, adsorbimin e metaleve, katalizën, administrimin e barnave, trajtimin e ujit, sensorë, elektroda, filtra, etj. Kohët e fundit është zbuluar se MOF-të kanë aftësinë për të kapur CO2, i cili mund të përdoret për të prodhuar substanca organike përmes fotoreduktimit të CO2, i njohur edhe si fotosintezë artificiale.
Pikat kuantike, nga ana tjetër, janë materiale ultra të vogla (0.5–9 nanometra) me veti optike që i binden rregullave të kimisë kuantike dhe mekanikës kuantike. Ato quhen "atome artificiale ose molekula artificiale" sepse çdo pikë kuantike përbëhet vetëm nga disa deri në mijëra atome ose molekula. Në këtë diapazon madhësie, nivelet e energjisë së elektroneve nuk janë më të vazhdueshme dhe ndahen për shkak të një fenomeni fizik të njohur si efekti i kufizimit kuantik. Në këtë rast, gjatësia e valës së dritës së emetuar do të varet nga madhësia e pikës kuantike. Këto pika kuantike mund të aplikohen gjithashtu në fotosintezën artificiale për shkak të kapacitetit të tyre të lartë të thithjes së dritës, aftësisë për të gjeneruar eksitone të shumëfishta dhe sipërfaqes së madhe.
Si MOF-të ashtu edhe pikat kuantike janë sintetizuar nga Aleanca e Shkencës së Gjelbër. Më parë, ata kanë përdorur me sukses përbërësit MOF-pika kuantike për të prodhuar acid formik si një katalizator të veçantë për fotosintezën artificiale. Megjithatë, këta katalizatorë janë në formë pluhuri dhe këto pluhura katalizatorësh duhet të mblidhen me anë të filtrimit në secilin proces. Prandaj, është e vështirë t'i aplikosh ato në përdorim të vërtetë industrial sepse këto procese nuk janë të vazhdueshme.
Në përgjigje, Z. Kajino Tetsuro, Z. Iwabayashi Hirohisa dhe Dr. Mori Ryohei të Green Science Alliance Co., Ltd. përdorën teknologjinë e tyre për të imobilizuar këta katalizatorë të veçantë artificialë të fotosintezës në një pëlhurë tekstili të lirë dhe hapën një impiant të ri të acidit formik. Procesi mund të zhvillohet vazhdimisht për aplikime praktike industriale. Pas përfundimit të reaksionit të fotosintezës artificiale, uji që përmban acid formik mund të nxirret dhe të nxirret, dhe më pas mund të shtohet ujë i freskët në enë për të vazhduar rifillimin e fotosintezës artificiale.
Acidi formik mund të zëvendësojë karburantin me hidrogjen. Një nga arsyet kryesore që pengojnë miratimin në mbarë botën të një shoqërie të bazuar në hidrogjen është se hidrogjeni, atomi më i vogël në univers, është i vështirë për t'u ruajtur dhe do të ishte shumë e kushtueshme të ndërtohej një rezervuar hidrogjeni i mbyllur mirë. Përveç kësaj, gazi i hidrogjenit mund të jetë shpërthyes dhe të paraqesë një rrezik për sigurinë. Është shumë më e lehtë të ruhen acidet formike si karburant sepse ato janë të lëngshme. Nëse është e nevojshme, acidi formik mund të katalizojë reagimin për të prodhuar hidrogjen në vend. Përveç kësaj, acidi formik mund të përdoret si lëndë e parë për kimikate të ndryshme.
Edhe nëse efikasiteti i fotosintezës artificiale është aktualisht ende shumë i ulët, Aleanca e Shkencës së Gjelbër do të vazhdojë të luftojë për të rritur efikasitetin dhe për të futur fotosintezën artificiale të aplikuar vërtet.