Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben een innovatief apparaat op zonne-energie ontwikkeld dat de fotosynthese nabootst en kooldioxide, zonlicht en water omzet in waardevolle chemicaliën. Deze niet-giftige “semi-kunstmatige ontbladering” kan continu en efficiënt werken en zeer zuivere farmaceutische verbindingen produceren. Deze baanbrekende ontdekking zou kunnen helpen bij het vervangen van fossiele brandstoffen in de chemische industrie en een nieuw tijdperk van groene chemie inluiden.
De mondiale chemische industrie, die momenteel verantwoordelijk is voor ongeveer 6% van de mondiale CO2-uitstoot, staat voor een grote uitdaging. Echter, het team van de Universiteit van Cambridge heeft innovatieve technieken ontwikkeld om de industrie te “demineraliseren” door de chemische productie veel duurzamer te maken.
Het hybride systeem dat de onderzoekers hebben ontworpen combineert organische lichtabsorberende polymeren met bacteriële enzymen om zonlicht, water en koolstofdioxide om te zetten in mierenzuur, een schone brandstof die andere chemische reacties kan aandrijven. Dit “gebladerte” bootst de fotosynthese van planten na, werkt zonder externe energiebron en bevat geen giftige of onstabiele materialen.
Tijdens de tests gebruikte het team zonlicht om koolstofdioxide om te zetten in mierenzuur en vervolgens in een kettingreactie om farmaceutische verbindingen te produceren met een hoge zuiverheid en opbrengst. Dit onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Joule, is het eerste waarin organische halfgeleiders worden gebruikt als het lichtabsorberende element van een dergelijk biohybride systeem, wat de weg vrijmaakt voor een nieuwe generatie duurzame kunstmatige bladeren.
Het team van professor Erwin Reisner is gespecialiseerd in het ontwikkelen van kunstmatige bladeren die zonlicht omzetten in brandstoffen en chemische verbindingen zonder gebruik van fossiele brandstoffen. Door het gebruik van organische stoffen en biokatalysatoren, kunnen ze een zuivere chemische reactie bereiken met één gewenst product zonder ongewenste bijwerkingen.
Het apparaat dat het team heeft ontwikkeld heeft indrukwekkende prestaties en duurzaamheid getoond tijdens tests. Het produceert hoge stromen en bereikte bijna perfecte efficiëntie bij het kanaliseren van elektronen in brandstofproducerende reacties. Het team is van plan de levensduur van het apparaat verder te verbeteren en aan te passen om ook andere chemicaliën te produceren.
Al met al opent deze innovatieve technologie de deur naar een nieuwe generatie duurzame en groene chemie, die een cruciale rol kan spelen bij het verminderen van de CO2-uitstoot en het creëren van een circulaire, duurzame economie.
