Kawanishi, Japan, 15. nóvember 2022 /PRNewswire/ — Umhverfismál eins og loftslagsbreytingar, eyðing náttúruauðlinda, útrýming tegunda, plastmengun og skógareyðing eru að aukast um allan heim vegna sprengingar í íbúafjölda.
Koltvísýringur (CO2) er gróðurhúsalofttegund og ein helsta orsök loftslagsbreytinga. Í þessu sambandi er hægt að framleiða lífrænt hráefni fyrir eldsneyti og efni úr CO2, vatni og sólarorku með ferli sem kallast „tilbúin ljóstillífun“, rétt eins og plöntur gera. Á sama tíma draga þær einnig úr losun CO2, þar sem CO2 er notað sem hráefni til framleiðslu á orku og efnaauðlindum. Þess vegna er tilbúin ljóstillífun talin ein af nýjustu grænu tækni.
MOF (málmlífrænar grindur) eru úlfgötótt efni sem samanstanda af klösum ólífrænna málma og lífrænna tengja. Þau er hægt að stjórna á sameindastigi í nanómetrastærð og hafa stórt yfirborðsflatarmál. Vegna þessara eiginleika er hægt að nota MOF í gasgeymslu, aðskilnað, málmadsorption, hvötun, lyfjagjöf, vatnshreinsun, skynjara, rafskaut, síur o.s.frv. Nýlega hefur komið í ljós að MOF hafa CO2-fangandi getu sem hægt er að ljósafoxa CO2, þ.e. með tilbúinni ljóstillífun.
Skammtapunktar eru hins vegar úlfþunn efni (0,5–9 nm) sem uppfylla sjónrænar eiginleikar samkvæmt reglum skammtaefnafræði og skammtafræði. Þeir eru kallaðir „gervi atóm eða gervi sameindir“ vegna þess að hver skammtapunktur samanstendur af aðeins fáeinum eða fáeinum þúsundum 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 ljósgeislunarinnar eftir stærð skammtapunktanna. Þessa skammtapunkta er einnig hægt að nota í gerviljóstillífun vegna mikillar ljósgleypnigetu þeirra, getu til að mynda marga örvunarþætti og stórs yfirborðsflatarmáls.
Bæði MOF og skammtapunktar hafa verið myndaðir innan Green Science Alliance. Áður hafa þeir notað MOF skammtapunkta samsett efni með góðum árangri til að framleiða maurasýru sem sérstakan hvata fyrir gervi ljóstillífun. Hins vegar eru þessir hvatar í duftformi og þarf að safna þessum hvataduftum með síun í hverju ferli. Þar sem þessi ferli eru ekki samfelld er því erfitt að nota þau í hagnýtri iðnaðarnotkun.
Til að bregðast við þessu notuðu Tetsuro Kajino, Hirohisa Iwabayashi og Dr. Ryohei Mori frá Green Science Alliance Co., Ltd. tækni sína til að festa þessa sérstöku gerviljóstillífunarhvata á ódýrum vefnaðarvörum og þróuðu nýja aðferð til framleiðslu á maurasýru sem getur starfað samfellt í hagnýtum iðnaðarnotkun. Eftir að gerviljóstillífuninni er lokið er hægt að taka vatnið sem inniheldur maurasýru út til útdráttar og bæta nýju fersku vatni aftur í ílátið til að halda áfram með gerviljóstillífun.
Maurasýra getur komið í stað vetniseldsneytis. Ein helsta ástæðan fyrir því að vetnissamfélagið breiðist út um allan heim er að vetni er minnsta atóm alheimsins, þannig að erfitt er að geyma það og framleiðsla á vetnistanki með mikilli þéttingaráhrifum verður mjög dýr. Þar að auki getur vetnisgas verið sprengifimt og valdið öryggisáhættu. Þar sem maurasýra er fljótandi er auðveldara að geyma hana sem eldsneyti. Ef nauðsyn krefur er hægt að nota maurasýru til að hvata vetnisframleiðslu á staðnum. Að auki er hægt að nota maurasýru sem hráefni fyrir ýmis efni.
Þó að skilvirkni gerviljóstillífunar sé enn lítil mun Græna vísindabandalagið halda áfram að berjast fyrir skilvirknibótum til að koma á hagnýtum notkunarmöguleikum fyrir gerviljóstillífun.