Как искусственный фотосинтез обеспечит человечество природным газом

23.11.202215:20

Как бы не стремилось человечество перейти на альтернативные источники энергии, а отказ от природного газа произойдет не скоро. Вот только хватит ли на всех этого топлива, ведь оно не возобновляется? Ранее мы рассказывали, что многие страны Европы уже сократили или вообще прекратили добычу природного газа, так как месторождения иссякли. Конечно, еще найдутся новые месторождения, но рано или поздно они тоже иссякнут. Поэтому ученые работают над решением данной проблемы уже сейчас, и даже смогли добиться определенных успехов. К примеру, разработан новый, более эффективный метод искусственного фотосинтеза, который позволяет производить метан. Но что это за технология и насколько реальным является ее применение в настоящее время?

Как искусственный фотосинтез обеспечит человечество природным газом

Ученые разработали технологию искусственного фотосинтеза, которая позволяет добывать метан

Искусственный фотосинтез — что это такое?

В процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и воду, которые перерабатывают в углеводы. Для этого они используют энергию Солнца. Искусственный фотосинтез представляет собой похожий процесс, однако углекислый газ и вода превращается не в углеводы, а топливо, к примеру, метан или этанол.

Как искусственный фотосинтез обеспечит человечество природным газом

Метан представляет собой углерод, окруженный четырьмя молекулами водорода

Надо сказать, что идея искусственного фотосинтеза не новая. Ученые работали над этой технологией годами. Однако реализовать ее и добиться при этом желаемого результата не так просто. Процесс сложный и состоит из двух этапов. В природе на первом этапе происходит расщепление углекислого газа и воды, а на втором — атомы соединяются, образуя углеводы.
Напомним, что метан представляет собой углерод, который окружают четыре молекулы водорода. То есть вместо углеводов вполне можно получить этот природный газ.

Как создали искусственный газ метан

Для создания искусственного фотосинтеза ученые использовали металлоорганический каркас. Это пористый материал, состоящий из заряженных атомов металла, связанных органическими молекулами, которые содержат углерод. Каркас поместили в раствор кобальта. Последний способен улавливать электроны и перемещает их во время химических реакций.

Как искусственный фотосинтез обеспечит человечество природным газом

Для искусственного фотосинтеза ученые использовали металлоорганический каркас

Надо сказать, что подобным образом искусственный фотосинтез производили уже давно. Но на этот раз ученые добавили в смесь аминокислоты, известные как молекулярные строительные блоки белков. Как оказалось, они действительно принесли положительный результат. Данная технология искусственного фотосинтеза оказалась в 10 раз эффективнее, чем все предыдущие методы, о чем авторы работы сообщили в журнале Nature Catalysis. То есть газ образовывался быстрее и в большем объеме, чем это было раньше.

Проблемы искусственного фотосинтеза

Казалось бы, проблема с производством искусственного газа решена. Однако по словам ученых не все так просто. Эффективность хоть и повысилась, ее еще недостаточно, чтобы производить газ в промышленных масштабах, к примеру, для заправки автомобилей или отопления домов. Для этого потребуется еще масштабирование во много раз.

Но, самое главное, что ученые разобрались как технология работает на молекулярном уровне. Именно отсутствие понимания процесса было основным камнем преткновения на пути к масштабированию производства искусственного газа. Кроме того, технология уже сейчас может быть применена для других целей, не требующих большого количества газа. Технологию также можно применять для получения тех или иных химикатов, применяющихся при изготовлении фармацевтических препаратов.

Как искусственный фотосинтез обеспечит человечество природным газом

Доступный и недорогой метан приведет к увеличению выбросов CO2 в атмосферу

Кроме того, есть еще одна проблема. Если в будущем удастся технологию масштабировать и получать метан в любом нужном объеме, это наверняка приведет к увеличению выбросов СО2 в результате его массового сжигания. Напомним, что потребность в переходе на возобновляемые источники энергии вызвана не только нехваткой метана или других ископаемых видов топлива. Земле угрожает глобальное потепление климата, и уже сейчас ученые предупреждают, что средняя температура поднимется гораздо больше, чем на 1,5 градуса. То есть добиться целей, обозначенных в Парижских соглашениях, не получится.

Таким образом, решив проблему энергетического кризиса, человечество лицом к лицу столкнется с другим опасным кризисом. Однако и эту проблему можно решить. Освоив технологию искусственного фотосинтеза, можно добывать вместо метана водородное топливо. В процессе его сжигания выделяется только тепло и пар. Поэтому технология, в любом случае, выглядит очень перспективной.

Реклама

Как искусственный фотосинтез обеспечит человечество природным газом