美國哈佛大學(xué)制造仿生葉:“吃”二氧化碳“吐”生物燃料
據(jù)科技日報8月13日報道,美國哈佛大學(xué)的研究小組開發(fā)出一種人工仿生葉,據(jù)稱該裝置能“吃”進二氧化碳產(chǎn)出生物乙醇,效率比自然光合作用高出10倍。如果得以推廣,將能在一定程度上緩解全球變暖和能源短缺問題。
無論是一片樹葉、一棵小草,還是單個藻類細胞,都能夠通過光合作用,在陽光下把水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機物并釋放出氧氣。如今,借助新技術(shù),科學(xué)家們不但人工重現(xiàn)了這一過程,還超過了自然葉片的效率。
哈佛大學(xué)化學(xué)家丹尼爾·諾塞拉和他的團隊,聯(lián)手哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的生物學(xué)家帕梅拉·西爾弗的團隊制造出了一種神奇的“活電池”。這種被他們稱之為仿生葉裝置,能夠利用太陽能電池板所提供的電力,把水分解為氫氣和氧氣,而系統(tǒng)內(nèi)的微生物以氫為食,能把空氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為生物燃料。
據(jù)悉,該小組2015年就造出了第一款人工光合作用設(shè)備,用1升水可生產(chǎn)出216毫克的乙醇。不過該系統(tǒng)所使用的鎳—鉬—鋅催化劑在參與化學(xué)反應(yīng)后,可能會產(chǎn)生一定的副作用讓參與反應(yīng)的微生物中毒,從而影響后續(xù)進程。因此,他們一直在尋找更好的催化劑。
研究人員近在發(fā)表于《科學(xué)》雜志上的論文中描述了一種鈷磷合金,該材料一直在塑料和金屬部件加工中作為防腐涂料。借助這種新型的催化劑,研究人員對仿生葉進行了改進升級,讓其生產(chǎn)乙醇的效率提高了10%以上。據(jù)稱,每千瓦時的電能讓升級版的仿生葉消化130克的二氧化碳,產(chǎn)出60克的異丙醇燃料。這種轉(zhuǎn)化效率大約是自然界光合作用的10倍以上。
諾塞拉表示,通過消耗空氣中的二氧化碳來產(chǎn)生燃料,新的生物反應(yīng)器技術(shù)不但能幫助緩解全球變暖問題,還能產(chǎn)生更清潔的能源,解決能源短缺問題,可謂一石二鳥。為便于商業(yè)化推廣,他們還將對該技術(shù)做進一步的優(yōu)化。
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