Учёный Фернандо Урибе-Ромо (Fernando Uribe-Romo) из Университета Центральной Флориды вместе со своими студентами нашёл способ запустить химическую реакцию в синтетических веществах (металлорганических каркасах), во время которой углекислый газ расщепляется на безопасные органические материалыSystematic variation of the optical bandgap in titanium based isoreticular metal–organic frameworks for photocatalytic reduction of CO2 under blue light. . Этот искусственный процесс подобен природному фотосинтезу, во время которого растения перерабатывают углекислый газ и солнечный свет в питательные вещества. Только метод Урибе-Ромо служит для производства солнечного топлива.

Учёные во всём мире уже давно искали способ использовать видимый свет для запуска такой химической трансформации. Предыдущие опыты были с ультрафиолетовым излучением. Оно обладает достаточной энергией для того, чтобы такая реакция произошла в неорганическом веществе, например в диоксиде титана. Но ультрафиолет — это не больше 4% света, доходящего до нас от Солнца.

Большую часть солнечного излучения составляют электромагнитные волны области видимого спектра. Однако веществ, способных улавливать эти волны для запуска химической реакции по превращению углекислого газа в топливо, немного. Учёные экспериментировали с платиной, рением и иридием, но они слишком редкие и дорогие, поэтому основанные на них технологии были бы нерентабельными.

Эксперимент Урибе-Ромо

Урибе-Ромо решил использовать вполне распространённый нетоксичный титан, добавив к нему органические молекулы (N-алкил-2-аминотерефталаты), которые должны были собирать свет подобно антеннам. Встроив эти молекулы в металлорганические каркасы, их можно настроить на улавливание света определённого цветового диапазона, в данном случае — синего.

Для проверки гипотезы исследователи собрали фотореактор с синим светодиодным освещением, имитирующим волны голубой области видимого спектра. Затем в камеру фотореактора медленно подавали порции углекислого газа. Эксперимент оказался удачным: в ходе реакции углекислый газ превратился в две восстановленные формы углерода — формиат и формамид (виды солнечного топлива), в процессе ещё и очистив воздух.

«Теперь нужно отладить процесс, чтобы получать большие количества восстановленного углерода», — говорит Урибе-Ромо. Он собирается проверить, запускают ли подобную реакцию волны других областей видимого спектра.

Если это сработает, учёные значительно продвинутся в борьбе с парниковыми газами. Сам Урибе-Ромо мечтает о предприятиях, которые будут строиться рядом с электростанциями, захватывать большие количества углекислого газа и перерабатывать его, поставляя полученную в процессе энергию обратно на электростанцию.

Возможно, когда-нибудь даже крыши домов будут производить из такого материала, который очищает воздух и производит энергию.

«Для этого понадобятся новые технологии и инфраструктура, — говорит Урибе-Ромо. — Но это не невозможно».