Ученые разработали "солнечный реактор" для искусственного фотосинтеза

Ученые из Института Вейцмана совместно с британскими коллегами представили биореактор для искусственного фотосинтеза. Реактор позволяет превратить CO2 под воздействием света в источник энергии.

Создание эффективного и дешевого искусственного фотосинтеза – одна из важнейших задач современной науки. Даже если человечество полностью перейдет на солнечную и ядерную энергию, мы все равно не сможем отказаться от ископаемого углерода, поскольку он необходим для производства пластиков, медикаментов и строительных материалов. Нам до сих пор не удавалось реализовать искусственный фотосинтез для промышленного применения, поэтому любой шаг на пути к прямой переработке углекислого газа имеет огромное значение для будущего человечества.

Новая разработка объединяет в одном процессе органический солнечный элемент, полупроводниковый электрод, два фермента и генномодифицированную бактерию – кишечную палочку. Реактор воспроизводит все основные этапы природного фотосинтеза. Солнечный свет расщепляет воду, выделяя необходимый бактериям кислород. Фермент забирает углекислый газ, соединяет его с водородом из воды и "запечатывает" солнечную энергию. В результате получается формиат (эфир муравьиной кислоты) – жидкое органическое топливо, которое бактерии поглощают с огромным аппетитом. Работа опубликована в журнале Journal of the American Chemical Society.

Главное достижение ученых заключается в том, что им удалось преодолеть несовместимость химических и биологических процессов. Авторы пишут: "Ранее при попытке получить живую биомассу, например вырастить бактерии, в реакторе на солнечной энергии в ходе химических реакций выделялись токсичные ионы металлов, которые отравляли бактерии. Мы показали, что химический реактор на солнечной энергии и модифицированные бактерии могут находиться в одном сосуде, безопасно выращивая живую биомассу с помощью солнечного света, воды и CO2".

Технология находится на ранней стадии, но в перспективе биологи смогут подключать к этому аппарату другие штаммы бактерий для синтеза различных целевых молекул. В будущем такая технология позволит производить экологически чистые химикаты, пластик и микробный белок.