На Марсе атмосфера состоит почти на 96% из углекислого газа, что идеально подходит для устройства искусственного фотосинтеза. Интенсивность света на Красной планете слабее, чем на Земле, из-за большего расстояния от Солнца, однако эти устройства смогут работать и там. Китайские ученые из Гонконга и Шанхая презентовали систему имитации природных хлоропластов, представляющих основу фотосинтеза. Хлоропласты используют хлорофилл для превращения солнечного света в фотосинтез. Для выработки фотосинтеза учёные взяли за образец пурпурные бактерии, которые обитают в пресных или солёных водоёмах. Их искусственная система успешно имитирует структуру клеток, содержащих пигмент, который эффективно передает энергию Солнца. Используя и имитируя первичные процессы фотосинтеза, можно научиться эффективно и экологично использовать солнечную энергию. Природный фотосинтез можно направить в русло производства биотоплива, в том числе водорода. Искусственный фотосинтез может одновременно решить две проблемы — преобразовывать углекислый газ из атмосферы, то есть бороться с глобальным потеплением, а также получать из воды водород, а затем использовать его как топливо.
Китайские исследователи обещают миру искусственный фотосинтез
| Газовый сдатчик: искусственный фотосинтез ускорит рост растений | Статьи | Известия | Однако в отличие от природного фотосинтеза, который образует углеводы из воды и углекислого газа, новая технология способа производить этанол, метан и другие соединения. |
| Искусственный фотосинтез стал эффективным | Так, с их помощью можно ускорять реакцию разложения воды в ходе так называемого искусственного фотосинтеза. Последний предполагает, что под действием света молекула воды расщепляется до кислорода и водорода — экологически чистого альтернативного топлива. |
| Кристаллы на основе металлов, серы и селена ускорят искусственный фотосинтез | В отличие от обычного фотосинтеза, который производит углеводы из углекислого газа и воды, искусственный фотосинтез способен производить этанол, метан или другие виды топлива. |
Сингапурские ученые впервые получили этилен путем искусственного фотосинтеза
Используя и имитируя первичные процессы фотосинтеза, можно научиться эффективно и экологично использовать солнечную энергию. Природный фотосинтез можно направить в русло производства биотоплива, в том числе водорода. Мировые учёные пришли к выводу, что искусственный фотосинтез сможет замедлить темпы глобального потепления. Для применения новой технологии, которая, скорее всего, окажется более эффективной, чем естественные процессы, нужны большие инвестиции. Мировые учёные пришли к выводу, что искусственный фотосинтез сможет замедлить темпы глобального потепления. Для применения новой технологии, которая, скорее всего, окажется более эффективной, чем естественные процессы, нужны большие инвестиции.
Фотосинтез без растений: Создана система для искусственного фотосинтеза
Исследователи из Университета Мичигана продемонстрировали устройство искусственного фотосинтеза, в 10 раз более эффективное и в сто раз меньшее по размеру, чем предыдущие устройства подобного рода. В науке новые наночастицы будут служить основой для получения систем искусственного фотосинтеза нового поколения. Такие системы смогут производить кислород в качестве побочного продукта. Открытие может стать прорывом в области производства искусственной пищи и колонизации космоса. Как создали искусственный газ метан. Для создания искусственного фотосинтеза ученые использовали металлоорганический каркас. Это пористый материал, состоящий из заряженных атомов металла, связанных органическими молекулами, которые содержат углерод. Всего было создано 360 искусственных листьев размером 1,7 на 0,2 метра. Они размещены на площади в 500 квадратных метров и ежедневно снижают концентрацию углекислого газа на 10% в радиусе 100 метров. Дальнейшая сфера применения подобных установок и различных моделей искусственного фотосинтеза невероятно широка — от новых бесплатных и вечных источников энергии на земле, до терраформирования окружающих нас планет с целью их последующего заселения.
12 главных научных открытий в 2022 году в области химии и физики
| Искусственный фотосинтез позволяет выращивать пищевые организмы без солнечного света | Фотосинтез, считают ученые, сможет замедлить негативную тенденцию. Ученые института солнечного топлива HZB и Гейдельбергского университета предложили искусственный фотосинтез, для этого нужны компактные модули. |
| В России синтезировали наночастицы для искусственного фотосинтеза | На следующем этапе в аналогичной системе искусственного фотосинтеза будет использоваться источник высокоэнергетичных электронов от солнечных ячеек, построенной на основе компонентов ФА. |
| В Китае создали систему для искусственного фотосинтеза - INVOLTA TECHNOLOGIES | – Более эффективное использование пространства означает, что своего рода искусственный фотосинтез может быть использован для производства того же количества продуктов питания на значительно меньшем количестве гектаров. |
| Физики применили квантовую симуляцию для расшифровки механизмов фотосинтеза | На Марсе атмосфера состоит почти на 96% из углекислого газа, что идеально подходит для устройства искусственного фотосинтеза. Интенсивность света на Красной планете слабее, чем на Земле, из-за большего расстояния от Солнца, однако эти устройства смогут работать и там. |
Химики создали систему «искусственного фотосинтеза» для производства биотоплива
Термин «сверхпроводниковый» означает, что материал кубита обладает строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении им температуры ниже определенного значения. Это также необходимо для нейтрализации излишних передвижений электронов. Для считывания состояния кубитов на чем и основан метода расчета в квантовых компьютерах использовалось изменение частоты света. Систему, в которой есть только один фотон и всего одна двухуровневая система, то есть искусственный атом, можно рассчитать и на обычном компьютере. Но в реальности фотонов много, они могут взаимодействовать с несколькими искусственными системами, и только квантовый компьютер позволяет произвести расчеты в сложной системе, подобной природному процессу фотосинтеза.
Сотни миллионов лет фотосинтеза заключены в комфортном и энергоемком веществе. Но доступность ограничена, а потребление ископаемого топлива оказывает огромное негативное влияние на климат Земли. По этой причине ученые изучают «искусственный фотосинтез» как метод создания топлива: чрезвычайно сложный процесс, поскольку он требует изменения химического состава растения, что очень сложно. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Catalysis Я связываю это здесь показывает новую систему искусственного фотосинтеза гораздо более продуктивную, чем предыдущие версии.
Кроме того, модифицированный фермент дополнили ещё шестнадцатью ферментами из девяти различных организмов, чтобы все вместе они образовали единую цепочку — получился CETCH-цикл CETCH — аббревиатура из названий разных промежуточных веществ, которые получаются в ходе цикла. Для этого взяли тилакоидные мембраны из листьев шпината. Тилакоиды — мембранные пузырьки, которые находятся в хлоропластах; мембраны тилакоиды усажены ферментами, которые выполняют светозависимые реакции фотосинтеза. Известно, что тилакоиды могут жить и работать вне растительной клетки, и в статье в Science описано, как тилакоиды удалось совместить с белками ускоренного CETCH-цикла. Ферменты CETCH и тилакоиды заключали в крохотные водяные капельки; пропорции ферментов в этих каплях можно было менять по своему усмотрению, и производить тысячи микрокапель с одинаковым составом. В итоге удалось оптимизировать общий рецепт так, чтобы темновой CETCH-цикл и световые реакции тилакоидов сочетались друг с другом с наибольшей эффективностью. Тут нужно уточнить, что CETCH-фотосинтез заканчивался не глюкозой — в капельках получалась гликолевая, или гидроксиуксусная, кислота.
Международная группа экспертов подсчитала, что для уменьшения негативной тенденции в атмосферу Земли должно попасть не более 1,1 тыс. Это станет возможным при потеплении ниже 2 гр. Для достижения цели в 1,5 гр. Для полной остановки потепления выбросы CO2 должны снизиться к нулю к 2050 году.
Американские ученые разработали искусственный фотосинтез
На следующем этапе в аналогичной системе искусственного фотосинтеза будет использоваться источник высокоэнергетичных электронов от солнечных ячеек, построенной на основе компонентов ФА. Разработан новый способ преобразования солнечного света и углекислого газа в органические вещества: электрический ток от солнечных батарей катализирует превращение CO2 в ацетат с намного более высокой эффективностью, чем естественные системы фотосинтеза. Общая эффективность фотосинтеза на Земле оценивается между 0,84 % и 1,26 %. Китайские ученые обещают намного более эффективное преобразование солнечной об искусственном фотосинтезе впервые были озвучены еще в начале прошлого века. Как уточняется в пресс-релизе, новая разработка является первой, которая успешно использует фотосистему II и гидрогеназу в системе искусственного фотосинтеза, работающей исключительно на солнечной энергии. Искусственный фотосинтез может одновременно решить две проблемы — преобразовывать углекислый газ из атмосферы, то есть бороться с глобальным потеплением, а также получать из воды водород, а затем использовать его как топливо. В природе фотосинтез – это процесс создания органических веществ (углеводов) из неорганических (углекислого газа и воды) с помощью энергии света и посредством катализатора – хлорофилла (зеленый пигмент растений).
Как искусственная фотосинтез поможет колонизировать космос
Под фотосинтезом чаще всего понимается совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии света в различных реакциях, в том числе преобразование углекислого газа в органические вещества с выделением кислорода. Открытие может стать прорывом в области производства искусственной пищи и колонизации космоса. Один из таких способов – это искусственный фотосинтез, который заключается в создании искусственного комплекса, имитирующего процесс фотосинтеза в растениях. Итак, как же работает искусственный фотосинтез? Прежде всего, в этой технологии вместо хлорофилла задействованы фотоэлектрические панели, или солнечные батареи, которые поглощают свет и превращают его в электрическую энергию.
Учёные: Искусственный фотосинтез замедлит темпы глобального потепления
Allakhverdiev S. Article number 143528. Musazade E. C: Photochemistry Reviews. Hallenbeck P. Photosynthesis and hydrogen from photosynthetic microorganisms. European Society for Photobiology, 2018. Chapter 1. Biomimetics, learning from nature. Croatia: In-Tech, Vukovar, 2010.
Ben-Shem A. Voloshin R. Wiley Online Library. Miyachi M. Adam P. Радченко Р. Водород в энергетике.
Эксперты считают, что, если это открытие удастся превратить в технологию, то это станет новой технологической революцией. Говорится, что достижение китайских ученых будет обсуждаться также, как искусственный интеллект или термоядерный синтез. Скорость искусственного фотосинтеза в три раза превышает скорость естественного процесса.
Ученые исследовали потенциал этой технологии для выращивания культурных растений. Семена коровьего гороха, помидоров, табака, риса, рапса и зеленого гороха проращивали на свету в твердом агаре, содержащем меченый 13C ацетат. Анализ метаболитов обнаружил во всех растениях углеводы, аминокислоты и интермедиаты цикла трикарбоновых кислот с меткой 13C. Однако эксперимент с проращиванием семян латука показал, что количества ацетата, которые могли бы значительно повлиять на прирост биомассы, ингибируют рост растений. Поэтому для эффективного применения искусственного фотосинтеза толерантность растений к ацетату должна быть повышена.
Для новой версии «Бионического листа 2. Это позволило снизить напряжение и привело к резкому увеличению эффективности. В дополнение к повышению эффективности в новой система увеличен ассортимент получаемых продуктов — добавились изобутанол и изопентанол. Исследователи также использовали систему для создания ПГБ полигидроксибутирата , предшественника биопластика. Новый катализатор имеет и еще одно преимущество: его химическая конструкция позволяет ему «самовосстанавливаться».
Вестник РАН, 2023, T. 93, № 9, стр. 895-904
В природе фотосинтез осуществляется несколькими сложными комплексами белков и пигментов. Они поглощают воду и углекислый газ, расщепляют молекулы и перестраивают атомы, образуя углеводы — длинную цепочку соединений водорода, кислорода и углерода. Искусственный фотосинтез — попытки воспроизведения естественного процесса фотосинтеза. Как создали искусственный газ метан. Для создания искусственного фотосинтеза ученые использовали металлоорганический каркас. Это пористый материал, состоящий из заряженных атомов металла, связанных органическими молекулами, которые содержат углерод. В основе технологии — искусственный фотосинтез, то есть синтез органических соединений и кислорода из воды и углекислого газа под действием света. Учеными из Королевского технологического института, Швеция, создали катализатор, с помощью которого реакции искусственного фотосинтеза протекают столь же быстро, как и реакции природного фотосинтеза. Ученые занимаются разработкой технологии искусственного фотосинтеза, чтобы повысить энергоэффективность производства продуктов питания на Земле и, возможно, в будущем – на Марсе. Эта инновация поможет выращивать растения в полной темноте.