Dalam perkembangan terobosan, jurutera Universiti Michigan telah mencipta sistem fotosintesis buatan yang secara cekap menukar karbon dioksida kepada etilena. Lonjakan teknologi ini menjanjikan untuk mengurangkan CO industri2 pelepasan dan memupuk pengeluaran bahan api yang mampan.
Dalam langkah penting ke arah mencipta bahan api yang mampan, penyelidik di Universiti Michigan telah membangunkan sistem fotosintesis buatan perintis. Persediaan terobosan ini merantai dua atom karbon bersama-sama untuk menghasilkan etilena dengan kecekapan, jangka hayat dan hasil yang tiada tandingan.
"Prestasi, atau aktiviti dan kestabilan, adalah kira-kira lima hingga enam kali lebih baik daripada apa yang biasanya dilaporkan untuk tenaga suria atau pengurangan karbon dioksida dipacu cahaya kepada etilena," Zetian Mi, seorang profesor kejuruteraan elektrik dan komputer di Universiti of Michigan dan pengarang kajian yang sepadan diterbitkan dalam Sintesis Alam, kata dalam a Siaran akhbar.
Kepentingan Etilena
Etilena, hidrokarbon asas yang kebanyakannya digunakan dalam pengeluaran plastik, biasanya dihasilkan daripada minyak dan gas di bawah suhu dan tekanan tinggi, proses yang mengeluarkan sejumlah besar CO.2.
“Etilena sebenarnya adalah sebatian organik yang paling banyak dihasilkan di dunia. Tetapi ia biasanya dihasilkan dengan minyak dan gas, di bawah suhu dan tekanan tinggi, yang semuanya mengeluarkan CO2,” tambah Mi.
Dengan memanfaatkan cahaya untuk menukar CO2 ke dalam etilena, peranti yang baru direka bentuk ini membentangkan alternatif yang lebih hijau yang boleh mengurangkan jejak karbon pembuatan plastik dan membuka jalan kepada proses perindustrian yang lebih bersih.
Langkah-langkah untuk Copytrade
Sistem ini beroperasi dengan menyerap cahaya melalui dua jenis semikonduktor — hutan dengan wayar nano galium nitrida yang sangat sempit yang tumbuh pada asas silikon. Penukaran air dan karbon dioksida kepada etilena berlaku pada gugusan kuprum yang berbintik-bintik pada wayar nano.
Apabila wayar nano ini direndam dalam CO2-air yang diperkaya dan terdedah kepada cahaya, ia mencetuskan urutan tindak balas. Tenaga cahaya membebaskan elektron untuk membelah air menjadi hidrogen dan oksigen. Kelompok kuprum kemudian membantu mengikat hidrogen kepada karbon daripada CO2, membentuk karbon monoksida. Pengeluaran etilena akhir mungkin berlaku pada antara muka kuprum dan galium nitrida oksida, di mana atom karbon terikat dan atom oksigen digantikan dengan hidrogen.
Apa yang lebih mengagumkan ialah ketahanan sistem. Tidak seperti pemangkin lain yang memerlukan cecair berasaskan karbon dan merendahkan selepas beberapa jam, peranti ini mencapai kecekapan yang membanggakan sebanyak 61% dan berfungsi secara berterusan selama 116 jam, dengan peranti serupa mencapai 3,000 jam operasi.
Cita-cita Masa Depan
Memandang ke hadapan, pasukan itu berhasrat untuk melanjutkan kejayaan mereka kepada hidrokarbon lain, berusaha untuk menghasilkan sebatian multikarbon, seperti propanol dan bahan api cecair. Kemajuan ini boleh merevolusikan pengeluaran bahan api yang mampan, menjadikan teknologi pengangkutan semasa lebih mesra alam.
"Pada masa hadapan, kami mahu menghasilkan beberapa sebatian multikarbon lain seperti propanol dengan tiga karbon atau produk cecair," kata pengarang pertama Bingxing Zhang, penolong saintis penyelidikan dalam kejuruteraan elektrik dan komputer di UM, dalam siaran berita.
Inovasi ini menjanjikan untuk memajukan usaha dalam menukar CO2 menjadi produk berharga, menampilkan sempadan yang menarik dalam usaha mencari penyelesaian tenaga mampan.
Universiti Michigan telah memohon perlindungan paten dan melesenkan teknologi tersebut kepada NX Fuels, sebuah syarikat permulaan yang diasaskan bersama oleh Mi.