Химия без нефти: искусственные листья превращают CO₂ в сложные вещества

Британские исследователи из Кембриджа создали гибридное устройство, объединяющее светопоглощающие органические полимеры с бактериальными ферментами для преобразования солнечного света, воды и CO₂ в топливо для дальнейших химических реакций — формиат.

Устройство напоминает искусственные листья, имитирующие процесс фотосинтеза без необходимости вспомогательных источников питания. В отличие от предыдущих прототипов, часто использовавших токсичные или нестабильные соединения для поглощения света, новая биогибридная конструкция не содержит токсичных полупроводников, имеет более долгий срок службы и работает без дополнительных химикатов, которые снижали эффективность.

По результатам испытаний солнечный свет использовался для преобразования CO₂ в формиат, который после этого добавляли в каскадную химическую реакцию для получения важного типа смеси, используемой в фармацевтике. Смесь удалось получить с высоким выходом и чистотой.

Группа исследователей под руководством профессора химии Эрвина Рейснера специализируется на разработке искусственных листьев, превращающих свет в углеродное топливо и химикаты без использования ископаемого топлива. Однако их ранние разработки использовали синтетические катализаторы и неорганические полупроводники, которые либо быстро разрушались, либо были недостаточно эффективными или вообще токсичными.

«Если мы сможем удалить токсичные компоненты и начать использовать органические элементы, мы получим чистую химическую реакцию и единый конечный продукт без каких-либо нежелательных побочных реакций. Это устройство сочетает в себе лучшее из обоих миров: органические полупроводники настраиваются и нетоксичны, а биокатализаторы высокоселективные и эффективные», — объясняет соавтор исследования, доктор