Искусственные листья дадут миру энергию

Искусственные листья дадут миру энергию

Мы привыкли к тому, что деревья - естественный элемент окружающего мира, и создать их может только природа. Однако ученые с этим не согласны. Они работают над проектом искусственных листьев, способных вырабатывать топливо из солнечного света, воды и углекислого газа, - по тому же принципу, что и настоящие листья. Ученые верят, что настанет день, когда искусственные листья помогут человеку отапливать дома и заправлять машины.

«Если природа творит такие чудеса, то и мы тоже можем, - утверждает Гари Брудвиг, профессор химии Йельского университета, занимающийся исследованием фотосинтеза. - Мы хотим использовать законы природы при создании искусственных листьев». Брудвиг добавил, что над разработкой данной идеи уже трудятся несколько научных групп в разных странах мира.

Искусственные листья не станут шелестеть на ветру и менять цвет в зависимости от сезона. Они будут сделаны из тонкого пластика со встроенными датчиками, абсорбирующими солнечный свет, или же, по другому проекту, из материала, напоминающего пластиковую обертку с «пузырями», использующуюся для упаковки хрупких товаров. Такую пленку планируется растягивать на определенном участке, чтобы она впитывала воду и солнечный свет и производила, например, водород и метанол.

«Вдохновением для искусственных листьев послужили настоящие листья, это правда, но внешнего сходства между ними вы не увидите, - признает Натан Льюис, профессор химии Калифорнийского технологического университета, расположенного в Пасадене. Он возглавляет исследование искусственного фотосинтеза, на которое Министерство энергетики США выделило $122 млн. - Мы планируем стать лидерами в сфере получения энергии напрямую из солнечного света».

При поддержке Министерства энергетики, Льюис организовал Совместный центр по исследованию искусственного фотосинтеза, являющийся одним из трех новейших проектов в альтернативной энергетике США. Сейчас Центр активно нанимает на работу химиков, программных инженеров и других специалистов, которым предстоит работать как над созданием листьев для искусственного фотосинтеза, так и над проектированием устройств, способных накапливать и хранить полученную энергию.

Сама по себе идея искусственных листьев не нова. Но раньше прототипы таких устройств были слишком дорогими, хрупкими и неэффективными для полноценной конкуренции с ископаемыми видами топлива.

Льюис пояснил: «Можно создать дешевую и эффективную систему, но если она не будет устойчивой, то и пользы не принесет». По словам ученого, в ближайшие 5 лет он и его группа планируют преодолеть существующие проблемы. «Мы хотим объединить все достижения в этой сфере, полученные нашими иностранными коллегами, и создать систему, которая сможет максимально эффективно вырабатывать топливо из солнечного света».

Один из создателей искусственных листьев, Даниэль Носера, профессор энергетики Массачусетского технологического университета, хочет начать практическое тестирование своего изобретения, поместив листья на крыши домов в развивающихся странах. Последнюю модель искусственного листа, готового к применению, он продемонстрировал на съезде Американского общества химиков в марте текущего года. «Наша цель - превратить каждый дом в миниатюрную электростанцию, способную обеспечить собственные потребности», - заявляет Носера.

Искусственный лист изготавливается из недорогих материалов и пригоден также для работы с обычной водой. В ходе демонстрации Носера использовал небольшую кремниевую пластину, - размером с игральную карту, - покрытую катализаторами. Эти катализаторы, разработанные Носерой и его коллегами, помогают ускорить процесс получения кислорода и водорода из воды.

«На одной стороне пластины задерживается водород, - пояснил Носера, - а на другой выходит кислород».

Катализаторы помещаются непосредственно на кремний, нет необходимости в дополнительных проводах. Листья могут как разбивать воду на кислород и водород, так и превращать солнечные лучи в электроэнергию. Водород ученые планируют превращать в топливо. Одним из преимуществ новой технологии является также то, что используемая вода не обязательно должна быть чистой. В ходе исследований нередко применялась обычная речная вода, не очищенная от микроорганизмов, которые, впрочем, нисколько не препятствовали описанному процессу.

Преимуществом является также и то, что водород можно накапливать непосредственно рядом с листьями, нет необходимости сразу передавать его в дом. Таким образом, полученный водород может быть использован для любых целей.

Конечно, на нынешней стадии разработки искусственные листья не способны обеспечить энергией среднестатистический дом развитой страны. Они предназначены для домохозяйств с более скромными потребностями.

 Слева - Натан Льюис, справа - Даниэль Носера. В центре - один из образцов искусственных листьев.
 

В 2008 году Носера основал собственную компанию, Sun Catalytix, получавшую финансирование в том числе и от групп индийских компаний. По его словам, его иностранные партнеры активно занимаются коммерческой адаптацией новой технологии.

«Научная разработка завершена, теперь речь идет о приспособлении листьев для практического использования, - подчеркивает Носера. - Эта система послужит для обеспечения энергией беднейших слоев населения».

Гарри Грей, в чьей лаборатории начинали свою деятельность и Носера, и Льюис, с нетерпением ожидает публикации отчета Носеры о работе катализаторов. «Нам необходимы устойчивые катализаторы из доступных материалов, - считает Грей. - С их помощью мы наконец сможем создать коммерчески выгодные установки для получения солнечной энергии».

Похожего мнения придерживается и профессор Брудвиг: «На сегодняшний день не существует системы искусственного фотосинтеза, которая была бы так же экономически выгодна, как и ископаемые виды топлива. Поэтому разработка такой системы - важнейшая задача для нас. Она поможет перейти от экономики традиционной энергетики к экономике альтернативной энергетики».

 

Автор: Энн Эйзенберг (Anne Eisenberg)
 

  • Дата публикации: 31.05.2011
  • 362

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться