Kawanishi, Giappone, 15 di nuvembre di u 2022 /PRNewswire/ - I prublemi ambientali cum'è u cambiamentu climaticu, l'esaurimentu di e risorse naturali, l'estinzione di e spezie, l'inquinamentu plasticu è a deforestazione si stanu aggravendu in u mondu sanu per via di una splusione demografica.
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 cunnisciutu cum'è "fotosintesi artificiale (fotoriduzione di CO2)" pò pruduce materie prime organiche per carburanti è prudutti chimichi da CO2, acqua è energia solare, cum'è facenu e piante. À u listessu tempu, riducenu ancu l'emissioni di CO2, postu chì u CO2 hè adupratu cum'è materia prima per a pruduzzione di risorse energetiche è chimiche. Dunque, a fotosintesi artificiale hè cunsiderata una di e tecnulugie verdi più recenti.
I MOF (Metal Organic Frameworks) sò materiali ultraporosi cumposti da gruppi di metalli inorganici è linkers organici. Puderanu esse cuntrullati à u livellu moleculare in a gamma nanometrica è anu 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 cattura di CO2 chì pò esse CO2 fotoriduttu, vale à dì, a fotosintesi artificiale.
I punti quantichi, invece, sò materiali ultrafini (0,5-9 nm) chì e so proprietà ottiche sò conformi à 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 o uni pochi di millaie 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 i punti quantichi. 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 sottu à a Green Science Alliance. Prima, anu utilizatu cù successu materiali cumposti di punti quantichi MOF 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, postu chì sti prucessi ùn sò micca cuntinui, sò difficiuli d'applicà per un usu industriale praticu.
In risposta, u Signore Tetsuro Kajino, u Signore Hirohisa Iwabayashi, è u Dr. Ryohei Mori di Green Science Alliance Co., Ltd. anu utilizatu a so tecnulugia per immobilizà questi catalizatori speciali di fotosintesi artificiale nantu à fogli tessili economici è anu sviluppatu un novu prucessu per a pruduzzione di l'acidu formicu, chì pò funziunà continuamente in applicazioni industriali pratiche. Dopu à u cumpletamentu di a reazione di fotosintesi artificiale, l'acqua chì cuntene l'acidu formicu pò esse estratta per l'estrazione, è nova acqua fresca pò esse aghjunta torna à u cuntainer per ripiglià continuamente a fotosintesi artificiale.
L'acidu formicu pò rimpiazzà u carburante à idrogenu. Una di e ragioni principali chì impediscenu a diffusione di una sucietà di l'idrogenu in u mondu hè chì l'idrogenu hè l'atomu u più chjucu di l'universu, dunque hè difficiule di almacenallu, è a pruduzzione di un serbatoiu d'idrogenu cù un altu effettu di sigillatura serà assai cara. Inoltre, u gasu d'idrogenu pò esse esplosivu è rapprisentà un periculu per a sicurezza. Siccomu l'acidu formicu hè un liquidu, hè più faciule da almacenà cum'è carburante. Se necessariu, l'acidu formicu pò esse adupratu per catalizà a pruduzzione d'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 sempre bassa, a Green Science Alliance continuerà à luttà per migliurà l'efficienza per stabilisce applicazioni pratiche per a fotosintesi artificiale.