KAWANISH, Giappone, 15 di nuvembre di u 2022 /PRNewswire/ - I prublemi ambientali cum'è u cambiamentu climaticu, l'esaurimentu di e risorse, l'estinzione di e spezie, l'inquinamentu plasticu è a deforestazione causata da l'aumentu di a pupulazione mundiale stanu diventendu più urgenti.
U diossidu di carbonu (CO2) hè un gasu à effettu serra è una di e cause principali di u cambiamentu climaticu. À questu riguardu, un prucessu chjamatu "fotosintesi artificiale (fotoriduzione di u diossidu di carbonu)" pò pruduce materie prime organiche per carburante è prudutti chimichi da u diossidu di carbonu, l'acqua è l'energia solare, cum'è facenu e piante. À u listessu tempu, riducenu l'emissioni di CO2, chì sò aduprate cum'è materia prima per a pruduzzione energetica è chimica. Dunque, a fotosintesi artificiale hè cunnisciuta cum'è una di e tecnulugie verdi più avanzate.
I MOF (strutture metallo-organiche) sò materiali superporosi cumposti da gruppi di metalli inorganici è linker organici. Puderanu esse cuntrullati à u livellu moleculare in a gamma nano cù una grande superficia. Per via di queste proprietà, i MOF ponu esse applicati in u almacenamentu di gas, a separazione, l'adsorbimentu di metalli, a catalisi, a consegna di farmaci, u trattamentu di l'acqua, sensori, elettrodi, filtri, ecc. Recentemente hè statu scupertu chì i MOF anu a capacità di catturà CO2, chì pò esse adupratu per pruduce sustanzi organichi per mezu di a fotoriduzione di CO2, cunnisciuta ancu cum'è fotosintesi artificiale.
I punti quantichi, invece, sò materiali ultra-minusculi (0,5-9 nanometri) cù proprietà ottiche chì rispettanu e regule di a chimica quantica è di a meccanica quantica. Sò chjamati "atomi artificiali o molecule artificiali" perchè ogni puntu quanticu hè custituitu solu da uni pochi à migliaia d'atomi o molecule. In questu intervallu di dimensioni, i livelli d'energia di l'elettroni ùn sò più cuntinui è si separanu per via di un fenomenu fisicu cunnisciutu cum'è l'effettu di cunfinamentu quanticu. In questu casu, a lunghezza d'onda di a luce emessa dipenderà da a dimensione di u puntu quanticu. Quessi punti quantichi ponu ancu esse applicati in a fotosintesi artificiale per via di a so alta capacità d'assorbimentu di a luce, a capacità di generà eccitoni multipli è a grande superficia.
Sia i MOF sia i punti quantichi sò stati sintetizati da a Green Science Alliance. Prima, anu utilizatu cù successu cumposti MOF-puntu quanticu per pruduce l'acidu formicu cum'è catalizatore speciale per a fotosintesi artificiale. Tuttavia, sti catalizatori sò in forma di polvere è queste polveri di catalizatori devenu esse raccolte per filtrazione in ogni prucessu. Dunque, hè difficiule d'applicà li à un veru usu industriale perchè sti prucessi ùn sò micca cuntinui.
In risposta, u Signore Kajino Tetsuro, u Signore Iwabayashi Hirohisa, è u Dr. Mori Ryohei di Green Science Alliance Co., Ltd. anu utilizatu a so tecnulugia per immobilizà questi catalizatori speciali di fotosintesi artificiale nantu à un tissutu tessile economicu è anu apertu una nova pianta d'acidu formicu. U prucessu pò esse eseguitu in continuu per applicazioni industriali pratiche. Dopu à u cumpletamentu di a reazione di fotosintesi artificiale, l'acqua chì cuntene l'acidu formicu pò esse estratta, è dopu nova acqua fresca pò esse aghjunta à u cuntainer per cuntinuà a ripresa di a fotosintesi artificiale.
L'acidu formicu pò rimpiazzà u carburante à base d'idrogenu. Una di e ragioni principali chì impediscenu l'adopzione mundiale di una sucietà basata nantu à l'idrogenu hè chì l'idrogenu, l'atomu u più chjucu di l'universu, hè difficiule da almacenà, è seria assai caru custruisce un reservoir d'idrogenu ben sigillatu. Inoltre, u gasu d'idrogenu pò esse esplosivu è rapprisentà un periculu per a sicurezza. Hè assai più faciule almacenà l'acidi formichi cum'è carburante perchè sò liquidi. Se necessariu, l'acidu formicu pò catalizà a reazione per pruduce idrogenu in situ. Inoltre, l'acidu formicu pò esse adupratu cum'è materia prima per diversi prudutti chimichi.
Ancu s'è l'efficienza di a fotosintesi artificiale hè attualmente assai bassa, a Green Science Alliance continuerà à luttà per aumentà l'efficienza è introduce una fotosintesi artificiale veramente applicata.