KAWANISH, Japan, 15. nóvember 2022 /PRNewswire/ — Umhverfismál eins og loftslagsbreytingar, eyðing auðlinda, útrýming tegunda, plastmengun og skógareyðing af völdum fjölgunar íbúa í heiminum eru að verða sífellt aðkallandi.
Koltvísýringur (CO2) er gróðurhúsalofttegund og ein helsta orsök loftslagsbreytinga. Í þessu sambandi er hægt að framleiða lífræn hráefni fyrir eldsneyti og efni úr koltvísýringi, vatni og sólarorku með ferli sem kallast „tilbúin ljóstillífun“, eins og plöntur gera. Á sama tíma draga þær úr losun CO2, sem er notað sem hráefni fyrir orku- og efnaframleiðslu. Þess vegna er tilbúin ljóstillífun þekkt sem ein af háþróuðustu grænu tækni.
MOF (málm-lífræn rammaverk) eru ofurholuð efni sem eru samsett úr klösum ólífrænna málma og lífrænna tengja. Hægt er að stjórna þeim á sameindastigi í nanóbilinu með stóru yfirborðsflatarmáli. Vegna þessara eiginleika er hægt að nota MOF í gasgeymslu, aðskilnað, málmadsorpsjón, hvötun, lyfjaafhendingu, vatnsmeðferð, skynjara, rafskaut, síur o.s.frv. Nýlega hefur komið í ljós að MOF hafa getu til að fanga CO2, sem hægt er að nota til að framleiða lífræn efni með CO2 ljóslækkun, einnig þekkt sem tilbúin ljóstillífun.
Skammtapunktar eru hins vegar örsmá efni (0,5–9 nanómetrar) með sjónræna eiginleika sem lúta reglum skammtaefnafræði og skammtafræði. Þeir eru kallaðir „gervi atóm eða gervi sameindir“ vegna þess að hver skammtapunktur samanstendur af aðeins fáeinum til þúsunda atóma eða sameinda. Á þessu stærðarbili eru orkustig rafeindanna ekki lengur samfelld og aðskiljast vegna eðlisfræðilegs fyrirbæris sem kallast skammtaáhrif. Í þessu tilviki fer bylgjulengd ljóssins sem losnar eftir stærð skammtapunktsins. Þessir skammtapunktar geta einnig verið notaðir í gerviljóstillífun vegna mikillar ljósgleypnigetu þeirra, getu til að mynda marga örvunarþætti og stórs yfirborðsflatarmáls.
Bæði MOF og skammtapunktar hafa verið myndaðir af Green Science Alliance. Áður hafa þeir notað MOF-skammtapunkta samsetningar með góðum árangri til að framleiða maurasýru sem sérstakan hvata fyrir gervi ljóstillífun. Hins vegar eru þessir hvatar í duftformi og þessir hvataduftar verða að vera safnaðir með síun í hverju ferli. Þess vegna er erfitt að nota þá í raunverulegri iðnaðarnotkun þar sem þessi ferli eru ekki samfelld.
Til að bregðast við þessu notuðu Kajino Tetsuro, Iwabayashi Hirohisa og Dr. Mori Ryohei frá Green Science Alliance Co., Ltd. tækni sína til að festa þessa sérstöku gerviljóstillífunarhvata á ódýru vefnaðarefni og opnuðu nýja maurasýruverksmiðju. Hægt er að keyra ferlið samfellt fyrir hagnýtar iðnaðarnotkunir. Eftir að gerviljóstillífuninni er lokið er hægt að taka út vatnið sem inniheldur maurasýru og draga það út og síðan bæta nýju fersku vatni í ílátið til að halda áfram endurupptöku gerviljóstillífunar.
Maurasýra getur komið í stað vetniseldsneytis. Ein helsta ástæðan fyrir því að vetnissamfélag er tekið upp um allan heim er að erfitt er að geyma vetni, minnsta atóm alheimsins, og það væri mjög dýrt að byggja vel lokað vetnisgeymi. Þar að auki getur vetnisgas verið sprengifimt og valdið öryggisáhættu. Það er mun auðveldara að geyma maurasýrur sem eldsneyti þar sem þær eru fljótandi. Ef nauðsyn krefur getur maurasýra hvatað efnahvarfið til að framleiða vetni á staðnum. Þar að auki er hægt að nota maurasýru sem hráefni fyrir ýmis efni.
Jafnvel þótt skilvirkni gerviljóstillífunar sé enn mjög lítil, mun Græna vísindabandalagið halda áfram að berjast fyrir því að auka skilvirkni og kynna raunverulega hagnýta gerviljóstillífun.