Reaktor w kształcie komórki
Naukowcy zbudowali maleńki nanoreaktor, który naśladuje strukturę żywych komórek, aby wytwarzać nadtlenek wodoru przy użyciu wyłącznie światła słonecznego i wody. Pusty reaktor ma rdzeń z siarczku kadmu pokryty polidopaminą. Łączy wnękę pułapkującą światło z powłoką przekazującą protony, które współpracują ze sobą, aby napędzać reakcję chemiczną.
Zespół z Dalian Institute of Chemical Physics przy Chińskiej Akademii Nauk opublikował wyniki w Journal of the American Chemical Society. Reaktor osiągnął szybkość fotosyntezy nadtlenku wodoru na poziomie 3,24 milimola na gram katalizatora na godzinę.
Dlaczego nadtlenek wodoru jest ważny
Nadtlenek wodoru jest jednym z najczęściej stosowanych chemikaliów przemysłowych. Występuje w wybielaniu, dezynfekcji, uzdatnianiu wody i produkcji elektroniki. Konwencjonalna produkcja opiera się na energochłonnych procesach związanych z paliwami kopalnymi, a chemikalia są często transportowane w postaci stężonej, co niesie ryzyko.
Wytwarzanie nadtlenku wodoru na miejscu ze światła słonecznego i wody wyeliminowałoby znaczną część tych kosztów i zagrożeń. Ponieważ nowy system działa na świetle widzialnym i wodzie, unika agresywnych odczynników i wysokich nakładów energii.
Od laboratorium do praktycznego zastosowania
Naukowcy osadzili nanoreaktor w nadającym się do recyklingu hydrożelu. Mówią, że system na bazie żelu wytwarzał nadtlenek wodoru w sposób ciągły w naturalnym świetle słonecznym na zewnątrz, co przenosi technologię poza laboratoryjną ciekawostkę.
To podejście jest krokiem w kierunku sztucznej fotosyntezy, w której zaprojektowane materiały wychwytują światło słoneczne tak, jak robią to liście. Jeśli technologia zostanie skalowana, reaktory napędzane światłem słonecznym mogłyby wytwarzać nadtlenek wodoru lokalnie i na żądanie, zmniejszając zależność od paliw kopalnych i niebezpiecznego transportu. Zespół twierdzi, że te same zasady projektowania można zastosować do innych reakcji chemicznych, otwierając nowe ścieżki dla czystszej produkcji.