Ученые Иллинойского университета в Чикаго разработали новую систему «искусственных листьев» для улавливания CO₂. О разработке сообщает журнал Energy & Environmental Science. Воссоздание процесса естественного фотосинтеза, при котором растения превращают солнечный свет, воду и углекислый газ в энергию, — давняя цель науки.

Такие системы искусственных листьев могут сыграть ключевую роль в борьбе с изменением климата. Новая разработка американских ученых улавливает углекислый газ в 100 раз быстрее, чем остальные технологии.

В отличие от других систем улавливания углерода, которые работают в лабораториях с чистым углекислым газом из резервуаров под давлением, этот искусственный лист работает в реальном мире. Кроме того, он улавливает углекислый газ из более разбавленных источников, таких как воздух и дымовые газы, производимые угольными электростанциями, и выпускает его для использования в качестве топлива и создания других материалов.

Используя  ранее опубликованную теоретическую концепцию, ученые модифицировали стандартную систему искусственных листьев с помощью недорогих материалов. Они также добавили в конструкцию две стороны — сухую и влажную, которые соединены через электрически заряженную мембрану.

Иллюстрация процесса улавливания углерода, разработанного учеными Инженерного колледжа UIC. Углекислый газ из воздуха или дымовых газов поглощается сухим органическим раствором с образованием ионов бикарбоната, которые мигрируют через мембрану и растворяются в жидком растворе до концентрированного СО2. Атомы углерода показаны красным цветом, атомы кислорода — синим, а атомы водорода — белым. Фото: Адитья Праджапати

На сухой стороне органический растворитель присоединяется к доступному углекислому газу и превращает его в концентрированный бикарбонат (или пищевую соду), который накапливается на мембране. По мере образования бикарбоната отрицательно заряженные ионы притягиваются через мембрану к положительно заряженному электроду в растворе на влажной стороне мембраны. Жидкий раствор растворяет бикарбонат обратно в углекислый газ, поэтому его можно высвободить и использовать в качестве топлива или других целей.

Электрический заряд используется для ускорения переноса бикарбоната через мембрану. В оптимальном случае искусственный лист захватывает 3,3 миллимоля в час на каждые 4 см² материала.

Устройство достаточно маленькое, чтобы поместиться в рюкзаке, и является модульным по своей природе. Это значит, что несколько устройств можно соединить друг с другом и адаптировать конструкцию для различных условий.