Sztuczny liść wytwarza darmowe paliwo z dwutlenku węgla w powietrzu
Po ponad 20 latach badań naukowcy z Berkeley Lab w USA zbliżyli się do ważnego celu, o którym od lat marzy świat nauki. Odkryli oni technologię, która pozwala wykorzystać energię słoneczną, aby przekształcić dwutlenek węgla w ciekłe paliwo i inne cenne substancje. Opracowany przez nich system korzysta m.in. z materiałów wykorzystywanych w panelach słonecznych. Brzmi znajomo? Nic dziwnego, jest to bowiem sztuczny liść, który działa jak w naturze. To może być rewolucja w dziedzinie produkcji energii z odnawialnych źródeł.
Sztuczny liść robi fotosyntezę. To darmowe źródło energii
Naukowcom z Lawrence Berkeley National Laboratory udało się stworzyć sztuczny liść. Ich samowystarczalny system łączy miedź i perowskit - materiał używany w fotowoltaice - aby przy udziale energii słonecznej produkować węglowodory C2 (np. etylen i etan) z dwutlenku węgla (CO2). Ta cząsteczka stanowi składnik budulcowy wielu substancji - od polimerów, po paliwo rakietowe. To pierwsza tak udana próba zreplikowania funkcji naturalnego liścia poprzez urządzenie.
"Naszą inspiracją była natura. Musieliśmy najpierw pracować na pojedynczych komponentach, a gdy złożyliśmy wszystko do kupy i zdaliśmy sobie sprawę, że skończyło się to sukcesem, był to bardzo ekscytujący moment" - powiedział Peidong Yang, jednen z autorów pracy i profesor na University of California. System ten naśladuje fotosyntezę, naturalny proces zachodzący w liściach roślin. Składa się z wielu elementów, które musiały być zreplikowane i połączone.
Po wielu latach badań naukowcom udało się znaleźć odpowiednie materiały. Wykorzystano fotoabsorbery z perowskitów halogenkowo-ołowiowych, które naśladują pochłaniający światło chlorofil. Z kolei odpowiednikiem enzymów regulujących fotosyntezę stały się miedziane elektrokatalizatory przypominające kwiaty. Sami autorzy mówią o nich "nanokwiaty".
Syntetyczne rośliny mogą produkować energię na dużą skalę
Technologia opracowana w Berkeley Lab może okazać się rewolucyjna, jeśli chodzi o pozyskiwanie energii i węgla z zasobów odnawialnych (OZE). Urządzenie pozwala zamieniać powszechnie występujący CO2 w molekuły węgiel-węgiel (C2) przy pomocy samego światła. Są one podstawowym składnikiem wielu paliw i materiałów syntetycznych, takich jak polimery. Jest to znacznie bardziej ekologiczne niż pozyskiwanie tych związków z paliw kopalnych.
Naukowcy eksperymentowali wcześniej z materiałami biologicznymi, jednak okazały się one mało trwałe. Nowy system został w całości zbudowany z materiałów nieorganicznych, takich jak miedź i perowskit. Urządzenie ma wielkość znaczka pocztowego, ale jego twórcy już pracują nad zwiększeniem jego rozmiaru i mocy. Taki skalowalny, sztuczny liść mógłby przerabiać znacznie większe ilości węgla do wykorzystania w przemyśle i transporcie.
Syntetyczny liść to owoc wieloletnich starań w dziedzinie fotoelektrochemii, wliczając w to Liquid Sunlight Alliance (LiSA), rozpoczęty w 2020 roku projekt Departamentu Energii USA, który ma na celu stworzenie skalowalnej technologii solarno-paliwowej, która pozwoli obniżyć emisje CO2 i produkować darmową energię w odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie świata.
Źródło: Andrei, V., Roh, I., Lin, JA. et al. Perovskite-driven solar C2 hydrocarbon synthesis from CO2. Nat Catal 8, 137-146 (2025). https://doi.org/10.1038/s41929-025-01292-y
